国产高边开关新品不断！单晶技术、高精度电流检测
发布日期：2024-06-03 10:31浏览次数：383
保险丝/熔断器、继电器在新能源汽车的安全中发挥着关键的作用，但特斯拉通过对整车电子电气架构的创新设计，决定取消保险丝、继电器。随之，车载高边开关芯片作为一种集成了保护功能的半导体开关，迎来了乐观的市场发展机会。高边开关也叫高边驱动（HSD），位于电源和负载之间，主要作用是调整功率、驱动负载。与高边开关相对应的还有低边开关，也就是低边驱动（LSD），位于负载和地之间，设计相对简单，适用于电路简化和控制成本的情况。
在汽车的应用中，由于新能源汽车的工作电压通常比传统汽车高得多，因此高边开关技术的应用变得更加重要。数据显示，平均每辆传统燃油车大约需要35颗高边驱动芯片，而新能源汽车增加至75颗。茂睿芯的资料显示，单台汽车的高边开关用量达到100个通道，分布于导通电阻10mΩ~100mΩ。
但高边开关芯片工艺复杂，单芯片集成了驱动+Mos+电流检测+热保护+电压保护+EMC+各种诊断，对导通电阻、可靠性、高控制精度等各方面都有着高要求。其中导通电阻的数值关系到导通损耗，还会随着MOSFET温度升高而增大。因此，尽管高边开关已有十几年的历史，还是由ST、英飞凌、TI、NXP等国际厂商占据主要的市场份额。国际厂商在工艺上具备相对的技术优势，例如ST的BCD工艺，具备高集成度、低功耗等优势。
不过，随着国内新能源汽车市场的发展，市场需求驱动多家国内厂商投入到高边开关的研发中。目前已有多家厂商推出了新品。2023年12月，茂睿芯推出采用单晶技术的双通道30mΩ级别智能高边开关 MSD1820-Q1，且是国内首款采用单晶技术成功开发的RDS(ON)≤30mΩ的高边智能开关。
一般而言，RDS(ON)越小，导通损耗也会越小、效率越高，工作温升则越低，也意味着能够提升整车的续航水平。希荻微在今年5月官宣推出80mΩ Rds(on)带电流检测模拟反馈的汽车级单通道高边开关芯片HL8518，休眠功耗小于1uA。在工艺上，结合自研的特殊工艺制程和业界先进的封装技术，实现了导通阻抗仅为80mΩ稳先微在今年3月推出了智能高边开关WS7系列，在电热丝加热、电力传输和功率传输上具备优势。
另外，根据其高边开关产品路线图可以看到，稳先微还推出了四通道140mΩ智能高边开关WSQ7140AD，用于通过3V和5V驱动12V汽车驱动接地负载应用，工作电压为4.5-28V，最大电源电压为38V。
图：稳先微高边开关产品路线图帝奥微也在2023年12月发布了四通道120mΩ的智能高边开关DIA74H120，在出色的短路、过流和过热保护方面有着优秀的性能，可用于BMS系统中高压继电器的高低边控制、摄像头的POC供电等场景。上述几家厂商的产品都具备高精度的电流检测功能。
稳先微的WSQ7140AD可以通过高精度比例负载电流检测及时识别线路中的过载和短路，其电流检测功能还能确保实现负载开路故障和输出短路到电池故障的区分，做到故障预防。茂睿芯的MSD1820-Q1具备3%以内的电流汇报精度，60A过流保护阈值、2μs过流保护响应时间。
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