ROHMSiC芯片,为车载带来一大波方案

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 ROHM不久前亮相"2018慕尼黑上海电子展",并占据馆内的入口人气位置,以炫动的赛车和动感十足的汽车产品,吸引观众的眼球。那么,这次ROHM重点带来了什么汽车新品?
       
据悉,此次展会围绕“汽车电子”和“工业设备”,重点展示了功率电源产品及解决方案。  
 
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图:ROHM展台设在展馆入口处,动感赛车吸引眼球
 
赛车性能突破极限,因为有SiC
 
视频上吸睛的车队是文图瑞电动方程式车队 (Venturi Formula E Team) ,ROHM曾在 2016年与该车队签署技术合作协议,从2016年10月9日开幕的第3赛季起,为“逆变器”这一赛车核心驱动部件提供SiC功率元器件。第3赛季提供了二极管(SiC-SBD),而从第4赛季开始,则提供集成了晶体管与二极管的"全SiC"功率模块。与未搭载SiC的第2赛季的逆变器相比,实现了43%的小型化与6 kg的轻量化。此次展会特别展出了搭载了ROHM的SiC功率元器件的逆变器模型。
 
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图:ROHM SiC逆变器模型(图右下半部分)
       
近年来,为了节能环保及提高电源转换效率,太阳能、电动车以及充电桩等配套设备对SiC等宽能隙(WBG)材料的需求量越来越大。作为世界主要的SiC供应商之一,ROHM有丰富的SiC元器件及其全功率模块产品线。在本次展会上展示的"全SiC"功率模块是一款具有高速开关、低开关损耗、高速 恢复、消除寄生二极管通电导致的元件劣化问题等特点的产品。与一般的同规格IGBT模块相比,开关损耗降低了77%,可高频驱动,因此还非常有助于周边元器件和冷却系统等的小型化。其可用于电机驱动、太阳能发电、转换器等多元化领域。
 
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图:ROHM的SiC元器件及全功率模块
       
在SiC制造方面,ROHM SiC有世界领先的沟槽工艺;收购了德国的SiC晶圆制造厂——SiCrystal,因此可以实现垂直整合的晶圆制造(如下图)。由于从材料到最终产品都是由ROHM完成的,可以保证从源头就开始的高质量。ROHM的SiC产品在中国的充电桩中应用得较多。
 
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为R-Car专供的电源管理芯片
       
汽车电子展区另一炫目地方是三个显示屏流畅地播放高速、高清的动态图像。
 
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原来这是瑞萨R-Car H3/M3 SoC芯片在展示强大威力。不过,可别忘了幕后英雄——ROHM的PMIC(电源管理芯片)。ROHM BD957 MWF-M的主要特点是支持DDR3/3L/LP4 存储器,支持存储备份功能,支持AVS功能、I2C控制的DVFS功能及升压模式,可实现内置FET的通道开关频率4 MHz/2.25 MHz切换功能。
 
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图:ROHM的电源管理芯片,就封装在“R-CarH3-SiP”里
 
让仪表盘告别黑屏
       
电子仪表盘正带代替传统的机械仪表盘,且屏幕越来越酷炫,但是万一发生故障,仪表盘无法显示怎么办?
       
ROHM开发了独特的安全仪表盘,专门针对仪表盘出现线路故常时可能发生的黑屏。这是专门面向车载高清液晶面板(LCD)用的导入功能安全的车载芯片组。构成芯片组的各IC搭载可相互检测可能发生的故障模式的功能,液晶驱动器的损坏和剥落、液晶的输入信号等信息可随时确认并反馈,作为芯片组还可通过互补来检测面板的故障。通过导入功能安全,在车速表和后视镜采用液晶面板时,有助于预防所担心的重大事故。
 
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图:导入功能安全的车载芯片组演示(右侧为仪表盘故障时,关键信息仍能保留)
       
那么,哪类信息会最终保留呢?车厂可以自行设置重要的数据。ROHM为何能做出这种独特产品呢?因为ROHM曾多年耕耘在电视机市场,积累了丰富的LCD面板技术,诸如驱动器、时序控制器、系统电源解决方案等。ROHM的创新是现在把这种芯片组技术用于汽车面板,做出了保证驾驶安全的可靠显示方案。如上图左侧是汽车正常运行的画面,右侧是当CPU遇到问题时的画面,可见此时仍能保证驾驶员可以看到与安全有关(例如引擎等关键部件)的信息。据称,该方案迄今是全球独一家。
       
“Nano Pulse Control”令48 V车载电源单片化
       
近年来,在对节能和环保性能要求越来越高的汽车领域,搭载48 V电源系统的轻混汽车备受瞩目。然而,车载系统必须保持2 MHz工作,而能够从48 V直接降压到驱动ECU(电控单元)所需的3.3 V或5 V的电源IC并不存在,需要有12 V等中间电压,进行2步降压。为此,ROHM开发出超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,实现了“电源系统的单芯片化”。
 
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图:搭载了Nano Pulse Control技术的降压型DC/DC转换器演示(注:下面的电路为ROHM的 “BD9V100MUF-C“ 芯片方案,可见一个芯片就可完成48 V到3.3 V或5 V转换)
       
Nano Pulse Control 是在 ROHM 的垂直统合型生产体制下,凝聚“电路设计”、“布局”、“工艺”三大尖端模拟技术优势而实现的超高速脉冲控制技术。除了轻混汽车,还可用于工业机器人、通信基站的辅助电源等用 48V 电源系统驱动的应用的小型化和系统的简化。
       
型号为“BD9V100MUF-C”的产品搭载了利用超高速脉冲控制电路和高耐压 BiCDMOS 工艺技术优势等开发而成的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”。优势是:①可 2MHz 工作,48V 输入可输出 3.3V or 5V;②通过 2MHz 驱动实现安装面积减小70%;③实现开关最短导通时间 9ns;④48V (双电池,即12V与48V)系统结构,提升效率。
         
车内环境监测之传感器
       
环境监测是未来的趋势,可用于车载/自动驾驶的疲劳检测等,例如发现驾驶者疲劳,系统会询问驾驶者是否需要切换到自动驾驶。如果发现驾驶者精神紧张,可以询问驾驶者是否需要听轻音乐。驾驶者夜里或许忘记开车灯,系统会询问是否要开灯……为此,ROHM有一系列的传感器,主要是子公司LAPIS的解决方案。
 
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 小结
         
ROHM在此次展会上以“汽车电子”和“工业设备”为轴,呈现了包括“汽车电子”、 “模拟”、“电源”、“传感器”等丰富的解决方案。尤其“电动方程式赛车(Formula E)”、炫动仪表盘、传感器等令人印象深刻,彰显了强大科技令汽车更加高效、智慧、人性化的愿景。
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