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<span style='color:red'>ROHM</span> 晶体管，高效可靠赋能全场景电子设计

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ROHM 晶体管，高效可靠赋能全场景电子设计

　　在电子设备小型化、高效化、高可靠性的发展浪潮中，晶体管作为电路开关、信号放大、功率控制的核心基础元器件，其性能、稳定性与使用寿命直接决定了终端产品的品质与竞争力。　　深耕半导体供应链领域的AMEYA360，作为ROHM 罗姆官方授权代理商，全权经销 ROHM 全系列晶体管产品，为广大电子企业、研发工程师、采购团队提供原厂正品、充足库存、极速交付、技术配套的一站式元器件采购解决方案，助力各类电子产品优化性能、降低成本、提升市场竞争力。　　ROHM 罗姆作为全球知名半导体品牌，拥有 60 余年半导体研发与制造积淀，依托成熟的 IDM 全产业链模式，从晶圆设计、工艺优化到成品封装测试全程自主把控，深耕分立器件领域多年，旗下晶体管产品凭借低功耗、高耐压、高稳定性、小型化、长寿命等核心优势，广泛应用于消费电子、智能家居、汽车电子、工业控制、新能源、医疗设备等各大领域，是行业内高可靠性晶体管的标杆选择。　　ROHM 罗姆晶体管核心产品优势　　1. 自研工艺加持，超低损耗，能效领跑行业　　ROHM 凭借独家芯片结构优化技术与铜夹封装工艺，完美平衡导通电阻与开关损耗，旗下功率晶体管、开关晶体管有效降低设备运行功耗，相比同规格常规产品功率损耗大幅降低，助力终端设备实现节能降耗、续航升级。无论是高频开关电路还是长效运行的工业设备，都能保持极低的能量损耗，适配当下绿色节能的产品研发趋势。　　2. 高耐压高耐受，适配严苛工况，稳定性极强　　区别于普通晶体管，ROHM 全系列晶体管经过严苛的工况测试，具备优异的耐压性能与抗冲击能力，部分车载级产品满足 AEC-Q 权威车规认证，可耐受宽温、高压、高频波动等复杂工况。同时产品拥有业界超宽安全工作区，有效抑制二次击穿问题，抗干扰能力突出，大幅降低设备宕机、故障风险，尤其适配汽车电子、工业自动化等高可靠性要求场景。　　3. 小型化轻薄封装，适配微型化设备设计　　依托 ROHM 自研晶圆级芯片尺寸封装技术，旗下晶体管产品实现极致小型化、薄型化设计，在保障核心性能不衰减的前提下，大幅缩减元器件占用空间。完美适配穿戴设备、小型智能家居、便携数码产品、微型控制模块等轻量化、微型化终端的设计需求，为产品结构优化、轻薄升级提供核心支撑。　　4. 全品类全覆盖，选型灵活适配多场景　　ROHM 晶体管产品线布局完善，涵盖小信号晶体管、功率晶体管、开关晶体管、高压晶体管等全品类产品，电压、电阻、封装规格齐全，可精准匹配信号放大、电路开关、功率调控、稳压控制等不同电路功能需求，从民用消费电子到高端工业、车载、新能源设备，均可实现精准选型适配。　　5. 超长使用寿命，批量品质一致性极高　　依托 ROHM 全流程自研自产的 IDM 生产体系，产品从原料到成品全程品控，规避外协生产的品质波动问题。产品具备超长服役寿命，抗老化、抗疲劳性能优异，大批量供货时品质高度统一，有效降低企业产品返修率，减少售后成本，适合规模化量产采购。　　6. 长期稳定供货，解决供应链断供难题　　ROHM 核心晶体管系列为行业长青爆款产品，多年持续稳定量产，叠加 AMEYA360 充足的现货储备与稳定的货源渠道，可长期为客户提供持续供货保障，彻底解决中小批量采购、长期量产项目的供货不稳定、缺货断供痛点。　　热门 ROHM 晶体管推荐　　(AMEYA360 在售)　　覆盖小信号放大、电源开关、车规应用，支持样品申请 + 批量采购　　2SA1576U3HZGT106R：车载用一般小信号放大用晶体管 (-50V，-150mA)　　链接：https://www.ameya360.com/product/7147918　　2SC4081U3HZGT106Q：车载用小信号放大用(50V，150mA)晶体管　　链接：https://www.ameya360.com/product/7146115　　DTC143XCAHZGT116：NPN 100mA 50V 数字晶体管(电阻内置型晶体管)　　链接：https://www.ameya360.com/product/6882909　　DTC143ZE3TL：NPN, SOT-416, R1≠R2 数字晶体管(内置偏置电阻的晶体管)　　链接：https://www.ameya360.com/product/7595674　　EMB61T2R：PNP+PNP 数字晶体管(电阻内置型晶体管)　　链接：https://www.ameya360.com/product/6915931　　平台总入口：https://www.ameya360.com/

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发布时间：2026-09-22 10:37 阅读量：184 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨LDO基础知识

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ROHM丨LDO基础知识

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发布时间：2026-09-21 16:35 阅读量：218 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨容性电路基础：从电容器的串联和并联加深理解

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ROHM丨容性电路基础：从电容器的串联和并联加深理解

　　容性电路是指利用电容器暂时储存电荷的特性，具有平滑电源电压的纹波、通过旁路高频噪声分量实现降噪、以及阻断直流仅耦合交流(信号分量)等功能的电路总称。恰当地连接和布置电容器，可降低高频区域的噪声并使电源更稳定。在实际设计中，为满足所需的容值、耐压和高频特性要求，常常将多个电容器通过串联或并联的方式组合，作为合成电容来处理，这也是理解容性电路的首要关键点。智能手机的触控屏和各种0滤波电路等，都是容性电路的典型应用实例。本文将先介绍合成容量(串联、并联)，随后展开讲解RC响应及容抗，从容性电路的物理原理到实际设计中的注意事项，系统性地进行阐述。　　容性电路基础　　电容器(Capacitor)是在“容性电路”中承担核心作用的元件。电容器具有储存电荷并形成电场的特性。在电路图中用两条平行线表示，其基本原理在于分离并存储电荷。通过考察电容器在从低频到高频的宽频率范围中的表现，可发挥其滤波、耦合、缓冲等多种作用。另外，电容器还具有对稳态直流不通导电流、仅对电压随时间变化时通导电流的特性。其结果是表现出阻断直流成分、通过交流成分的特性。　　电容的数学表达式、电容电压及单位　　通常，电容器的容量(电容量，Capacitance)被解释为“每1V电压下所能存储的电荷量”。用公式表示如下：　　C=Q/V其中，Q表示电容器内储存的电荷，vc表示电容器两端的电压(即电容电压)。因此，Q=C·vc(当电压随时间变化时，可写为Q(t)=C·vc(t)。在下文中，电源的直流电压写为VDC，交流电源写为vs(t)，电容器两端电压则作为vc(t)处理。　　当电容器的电压在交流电路中随时间变化时，其储存的电荷也会随之变化，表现为电容器引脚处流入或流出的电流(严格而言，并非电荷贯穿导体流动，而是体现为电荷的出入，即位移电流)。电容的单位是法拉(F)，但1F非常大，因此实际电路中常用的是纳法(nF)和微法(µF)等较小的单位。这很适合高频滤波和信号耦合等用途。　　电容器的串联、并联及合成电容　　在实际电路中，通常不会只使用一个电容器，而是会组合使用多个电容器，以获得所需的电容量和耐压能力。通过串联、并联或复合配置，可以调整电路的特性。　　串联连接　　当将电容器串联连接时，合成电容Ctotal将小于每个单个电容器的电容值。总电容可通过下面的公式求出：　　在串联连接时，电压会被分压施加到各个电容器上，因此在处理高电压的电路中，具有易于实现高耐压的优点。但是，如果各电容器的容量和漏电流特性不同，加在各个电容器上的电压就会不均匀，此时可能需要加装平衡电阻等。串联连接时，由于各电容器所储存的电荷Q相等，因此每个电容器的引脚电压为Vi =Q / Ci。所以，容量越小的电容器更越容易承受高电压，为了避免因电压波动或漏电流差异导致的过电压问题，有时会加入平衡电阻。　　并联连接　　并联连接的电容器组，各电容器的容量相加后的值即为整体的总合成电容：　　在串联连接时，电压会被分压施加到各个电容器上，因此在处理高电压的电路中，具有易于实现高耐压的优点。但是，如果各电容器的容量和漏电流特性不同，加在各个电容器上的电压就会不均匀，此时可能需要加装平衡电阻等。串联连接时，由于各电容器所储存的电荷Q相等，因此每个电容器的引脚电压为Vi =Q / Ci。所以，容量越小的电容器更越容易承受高电压，为了避免因电压波动或漏电流差异导致的过电压问题，有时会加入平衡电阻。　　并联连接　　并联连接的电容器组，各电容器的容量相加后的值即为整体的总合成电容：　　当需要实现更大的电容量，或希望结合使用不同种类的电容器以发挥其各自特性时，会采用并联连接的方式。在并联电路中，所有电容器都承受相同的电压，因此每个电容器承受的电压降与电源电压相同。　　在下文中，虽然公式中的C在有些情况下表示单体电容量;但如果是由串联或并联连接构成的电路，则请将合成容量Ctotal代入C进行解读。(这里的vc(t) 是指串联、并联连接“整体”的两端电压)　　直流电路中的容性电路分析　　用直流电源给电容器充电　　当将电容器连接到直流电源时，首先会进行充电过程。初始电容电压为0V时，与电源电压的差值最大，因此会流过串联电阻R限制范围内的较大电流。不久后，随着电容器开始积蓄电荷，其电压逐步上升，与电源电压之间的差(VDC − vc(t))逐渐缩小，因此dvc(t) / dt也随之减小，电流逐渐变小。电流可以用下面的公式来表示：　　其中，i(t)表示流入电容器引脚的瞬时电流(引脚电流)，C表示电容量，vc(t)表示电容电压。在充电初期阶段的特点是dvc(t) / dt较大，因而会有大电流通过。最终，当电容器被充电至电源电压时，电流几乎变为0，电容器对直流电源而言实际上表现为近似开路状态。　　在下文中，vc(t)定义为“+引脚电位、−引脚电位”，i(t) 以流入+引脚的方向为正方向。　　RC充电指数响应的推导步骤　　设基本充电电路为电阻R和电容C串联后与直流电源 VDC相连接的电路。　　根据基尔霍夫定律，电阻两端的电压i(t) × R与电容器电压vc(t)之和等于电源电压VDC。　　代入i(t) = C·dvc(t) / dt，建立微分方程。　　通过求解一阶线性微分方程，求得电容器电压vc(t) 。　　最终得到的电容电压如下：　　电容器向电阻负载放电　　与充电过程相反，当将初始电压为V0的电容器连接到电阻R时，电容电压vc(t) 呈指数规律下降。用公式表示如下：　　其中t =0的时刻电容电压为V0，随着时间的推移，电荷通过电阻被释放，最终趋近于0V。电流同样会呈指数规律衰减，当电容器所储存的电荷被耗尽后，电路最终进入稳态。　　另外，根据被动符号规则的定义(以流入+引脚的方向为正方向)，放电时dvc(t) < 0，因此i(t) = C·dvc(t) / dt为负值(若要将放电方向定义为正方向，则需将电流定义反转处理)。　　其中t =0的时刻电容电压为V0，随着时间的推移，电荷通过电阻被释放，最终趋近于0V。电流同样会呈指数规律衰减，当电容器所储存的电荷被耗尽后，电路最终进入稳态。　　另外，根据被动符号规则的定义(以流入+引脚的方向为正方向)，放电时dvc(t) < 0，因此i(t) = C·dvc(t) / dt为负值(若要将放电方向定义为正方向，则需将电流定义反转处理)。　　电容器在直流电路中的应用　　电容器在直流系统中一般有以下几种常见用法：　　平滑与滤波　　在电源电路中，在整流器之后配置电容器可降低纹波电压，从而可获得更稳定的直流输出。　　去耦　　在数字电路等应用中，为吸收因高速开关引起的局部电压下降，会设置电容器。　　备用电源　　大容量电容器也可用于在电源瞬间中断时，短时间内维持电路运行。　　容性电路和交流(AC)中的充电、相位角及波形　　前面了解了电容器在直流电路中的工作，接下来看在施加交流电压的环境下，电容器如何表现。交流电路中电压和电流呈正弦波或其他周期性波形，电容器连续进行反复充放电。　　在交流容性电路中的电荷反转与连续充放电　　假设交流电源vs(t) = Vm sin(ωt)等，电容器将不断重复“充电至电压达到峰值，当施加反向电压时放电”的循环。根据频率和电容器容量的不同，在一个周期内流过的电流大小和时序会有显著变化。高频时，通过电容器的电流趋于变大，而低频率时则趋于变小。这是因为电容器会以依赖于频率的“容抗”来抵抗(阻碍)电流。每当瞬时电压极性切换时，施加在电容器两端的电压就会发生变化，从而大大影响着电流的相位。　　容性电路中电压与电流的相位关系　　在纯容性电路(电源与电容器直接连接的理想C)中，由于vc(\(t|0) = vs(t) ，因此i(t) = C·dvc(t) / dt与i(t) = C·dvs(t) / dt具有相同的含义。另外，对于电容器而言，电流比电压超前90度。将其用公式表示，即为i(t) = C·dvC(t) / dt，这是因为电压变化率达到最大的瞬间正是电流达到峰值的时刻。反之，在电压达到最大值的瞬间，因为dvc(t) / dt = 0，因此电流变为零。　　理解交流电路中的容抗　　在交流电路中，除电阻R外，若存在电感L或电容C，则各个元件会表现出随频率而变化的“电抗”。对于电容器而言，这种电抗被称为“容抗”，其大小随频率f及电容量C的变化而变化。　　单位用欧姆(Ω)表示，但这不是电阻分量，而是依赖于频率的“电流通过难度”，在理想情况下不产生功耗，这一点与电阻不同。　　交流容性电路中的功率与能量　　理想的电容器在交流电通过时不会消耗功率(但瞬时功率会正负波动)。在实际电路中，在电容器与电源之间会不断交换能量，存在瞬时功率转移。通过正确理解这一点，便能看出功率因数改善和能源管理的重要性。　　交流电容器的能量存储与释放　　交流状态下的电容器，会在电压朝一个方向上升时储存能量，并在电压反转时将能量释放回电路，如此循环。首先，瞬间存储在电容器中的能量可以用下面的公式表示：　　由于vc(t)按正弦波(如Vm sin(ωt)等)变化，因此电压上升时电容器储存电荷，电压下降或极性反转时则发生放电。在理想的电容器中，一个周期内正负功率的平均值为零，因此从外部来看，其表现如同“未消耗能量”。　　然而，即使平均有功功率为0，电源与电容器之间能量仍会作为无功功率周期性地往复(超前无功功率)。这种往复电流若遇到布线电阻或ESR，将会导致损耗。　　瞬时功率的公式及其含义　　电路元件中的瞬时功率p(t) 可通过下面的公式表示：　　这样就可以得到在正负之间振荡的形式。对一个周期进行积分，理想情况下结果为0，因此不存在平均功耗。　　这种正负振荡的功率分量为无功功率，表示能量在电源与电容器之间周期性往复。通过接入电容器来抵消无功功率，即功率因数改善(PF补偿)的基本原理。　　能量的往复与频率依赖性　　容抗XC = 1/(ωC)随频率的升高而减小，因此频率越高，电容器就越容易通过电流。这是由于需要针对电压变化快速进行充放电，该特性被应用于功率因数改善(PF补偿)和降低纹波等用途。另一方面，当电容量较大时，瞬间交换的电荷量增加，因此由电阻、布线等因素引起的电压降和热损耗有时会变得不可忽视。通过考量这些现象，可以进行合理的滤波设计和电源设计。　　实际应用时的要点(设计与应用)　　功率因数校正：电容器能够提供超前无功功率，因此与具有滞后无功功率的感性负载配合使用时，可以改善整体的功率因数。　　滤波与谐振：在电感器与电容器组合而成的LC电路中，可以构成谐振电路，实现对特定频率的信号进行选择性通过或阻断。　　设计制约：实际的电容器中存在ESR(等效串联电阻)等，原本理想状态下不应消耗的能量会有一部分以热量形式损失掉，在大电流、高频环境下需要特别注意。　　因此，利用交流下电容器“暂时储存能量并释放能量”的特性，其在振荡控制、无功功率控制等电力电子领域中发挥着重要的作用。　　交流电容器电路中的设计考量事项　　工程师在将电容器用于电路时，需要从性能、可靠性和安全性等多个角度进行综合考量。这是从单纯的容性电路到复杂的交流电路中都需要面对的共同课题。　　发热与经年劣化　　电容器，尤其是铝电解电容器等产品，往往依赖于化学特性。在高温环境下，劣化速度加快，这会导致电容量下降和内阻增加。特别是在严苛的温度环境下使用时，需要充分考虑其额定温度和寿命特性。因经年劣化而无法维持原本的电容量时，会导致电源纹波抑制能力丧失，或引起时序电路失常。　　电路板布局与寄生分量　　在高频领域，电容器的引线、电路板走线的电感、电阻等会在意想不到之处产生寄生因素。这些因素会影响高频工作，并导致滤波特性和谐振频率偏移，因此需要紧凑且噪声干扰少的布局设计。另外，由于寄生分量可能导致局部电压下降和发热问题，因此合理的布局设计至关重要。　　总结：充分挖掘容性电路的潜力　　容性电路在电压与电流的关系上与其他无源元件大不相同，具有暂时储存并释放能量的性质。了解这些特性，可实现滤波电路、时许电路以及功率因数校正等多种多样的应用。　　还需要综合评估其在直流电路中呈指数规律的充放电、在交流电路中90度相位差及依赖频率的电抗、电容器的种类和连接方式、经年劣化等多方面因素。容性电路是电子电路与电力工程中的重要基础，在电源纹波抑制、高频滤波、信号耦合以及功率因数校正等广泛的实际应用领域中发挥着重要作用。　　通过运用仿真和实际设备装机测试，选择最佳的电容量、种类及安装方法，可实现兼顾可靠性与性能的电路设计。从单纯的容性电路去耦到承担功率因数校正功能的高级交流电容器电路，其根基在于“控制电流与电压的相位差，实现瞬时能量交换”的原理，深入理解这一原理对于所有工程师而言都是至关重要的。

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发布时间：2026-09-20 15:16 阅读量：240 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨低边开关的设计，NPN晶体管的电路设计

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ROHM丨低边开关的设计，NPN晶体管的电路设计

　　低边开关是一种利用NPN晶体管控制负载与GND之间电流的电路。这种简单的电路结构，作为通过微控制器GPIO信号驱动继电器、电机等负载的基础解决方案，被广泛应用于工业设备和车载系统中。在低边开关中，尤其容易导致失效的因素有两个：使晶体管切实饱和的基极电阻值，以及针对感性负载的反电动势应对措施(例如二极管、钳位电路)。本文将以这两点为核心，梳理完成设计的整个过程，包括器件选型、损耗、发热、布线及实际装机验证等各个步骤。　　01　　NPN低边开关电路的结构　　掌握整个电路的结构后，就可以清晰了解电流路径。通过先掌握结构，有助于理解设计参数对各部件的影响。　　· 低边开关电路整体与电流流向　　(电源→负载→NPN→GND/二极管的位置)　　低边开关的基本结构是从电源正极引脚经过负载到达NPN晶体管集电极，再将发射极连接至负侧(GND)。电流路径为“电源(+V)→ 负载 → 集电极 → 发射极 → GND”。关于晶体管的结构和引脚功能，在“双极晶体管|工作原理及使用方法(NPN/PNP)”一文中已经结合电路符号一同进行了讲解。　　微控制器和PLC的输出端经由基极电阻RB 连接至NPN晶体管的基极。当I/O引脚输出高电平(HIGH)时，产生基极电流IB，使基极-发射极结处于正向偏置状态。由此产生集电极电流IC，使负载开始工作。当I/O引脚输出低电平(LOW)时，基极电流几乎为零，集电极电流也被切断。另外，GPIO的“高电平(HIGH)输出电压”并不总是与VCC一致。在后续的基极电阻计算中，还需确认技术规格书中的VOH(min)(指定源极电流条件)和I/O电流上限。　　驱动继电器、电磁阀等感性负载时，必须使用续流二极管，将其与负载并联，将阴极朝向电源侧(+V)，阳极朝向晶体管侧(GND侧)进行连接。在晶体管关断的瞬间，线圈中积蓄的能量会形成向二极管侧循环的路径，从而防止晶体管承受过大的反向电压。在对传感器线圈和灯具的电机绕组进行开关时，也需要同样的权衡考虑。　　低边开关与高边开关的定位　　使用晶体管进行负载的开/关切换，有低边和高边两种配置方式。这两种配置的结构根据应用需求，各具优势。低边是将开关配置于负载GND侧的结构，高边是将开关配置于电源侧的结构。具体需要根据安全要求和测量需求来选择。　　低边开关的优势在于，可以通过NPN晶体管实现，且能共用微控制器和GND，从而可简化驱动电路。通过1枚基极电阻，可直接通过微控制器输出进行驱动。但是，由于负载的GND侧电位处于浮动状态，在以GND为基准进行电流测量和构建保护电路时，需要特别注意。在注重成本的应用中，低边开关因其电路简洁性和元器件数量少而更具优势。　　高边开关由于负载的GND侧始终与GND相连，因此有时在安全性和测量方面具备优势。然而，由于需要P沟道MOSFET(P沟道FET)、PNP晶体管或专用驱动器IC，其驱动电路更复杂。　　02　　NPN晶体管(双极晶体管)的　　低边开关设计流程　　设计从所要求的规格(负载电流、电源电压、GPIO规格)开始。只要按照流程逐步推进，即可完成从器件选型到确定电阻值的工作。在开始设计之前，先确定“将哪些条件(温度、电压、负载波动)作为最坏条件处理”，可以使后续的计算和评估更顺利，从而减少量产时的返工。低边开关因其电路本身较简单，因此前提条件的设定(将哪些值作为“最坏条件”处理)将直接影响设计的成败。　　通过“晶体管详解：结构、分类及工作原理基础”可以宏观了解晶体管整体的定位及各类型的特点。　　· 基于所要求的规格　　确定IC、βforced、IB、RB 的步骤　　按以下6个步骤进行设计。　　1. 定义负载侧条件。　　2. 确认候选晶体管的技术规格书。　　3. 根据βforced确定基极电流IB的目标值。　　4. 微控制器/PLC的I/O规格核对。　　5. 计算基极电阻RB。　　6. 确定候选器件。　　按照这6个步骤，从负载条件出发，逐步确定所需的器件和常数。各步骤的计算示例会在后续章节中给出。产品确定后，将进入饱度确认阶段。了解全部内容：　　https://techclass.rohm.com.cn/knowledge/transistors/transistors-basic/23727

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发布时间：2026-09-17 15:39 阅读量：323 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨SiC功率器件及模块应用笔记

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ROHM丨SiC功率器件及模块应用笔记

　　SiC半导体　　· SiC材料的物性和特征　　SiC(碳化硅)是一种由硅(Si)和碳(C)构成的化合物半导体材料。表1-1列出了各种半导体材料的电气特征，SiC的优点不仅在于其绝缘击穿场强(Breakdown Field)是Si的10倍，带隙(Energy Gap)是Si的3倍，而且在器件制造时可以在较宽的范围内实现必要的P型、N型控制，所以被认为是一种超越Si极限的用于制造功率器件的材料。SiC存在各种多型体(结晶多系)，它们的物性值也各不相同。最适合于制造功率器件的是4H-SiC，现在4inch～6inch的单晶晶圆已经实现了量产。　　SiC功率器件的特征　　SiC的绝缘击穿场强是Si的10倍，因此与Si器件相比，能够以更高的掺杂浓度并且膜厚更薄的漂移层制作出600V～数千V的高压功率器件。高压功率器件的电阻成分主要由该漂移层的电阻所组成，因此使用SiC材料可以实现单位面积导通电阻非常低的高压器件。　　理论上当耐压相等时，SiC在单位面积下的漂移层电阻可以降低到Si的1/300。对于Si材料来说，为了改善由于器件高压化所带来的导通电阻增大的问题，主要使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅极双极型晶体管)等少数载流子器件(双极型器件)，但是却存在开关损耗较大的问题，其结果是所产生的发热问题限制了IGBT的高频驱动应用。SiC材料能够以具有快速器件结构特征的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和MOSFET)实现高压化，因此可以同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性。　　另外，SiC的带隙较宽、大约是Si的3倍，因此能够实现在高温条件下也可以稳定工作的功率器件(目前由于受到封装的耐热可靠性的制约，只保证到150℃～175℃，但是随着封装技术的发展，将来也可能达到200℃以上的保证温度)。　　SiC SBD的特征　　· 器件结构和特征　　SiC能够以具有快速器件结构特征的肖特基势垒二极管(SBD)结构，制作出1200V以上的高耐压二极管(Si SBD的最高耐压为200V左右)。　　因此，如图2-1所示，通过将现在主流使用的快速PN结二极管(FRD：快速恢复二极管)替换为SiC SBD，能够大幅减小反向恢复损耗。有助于实现电源的高效化，并且通过高频驱动实现电感等被动器件的小型化，同时降低噪声水平。以功率因数校正电路(PFC电路)和二次侧整流电路为中心，目前广泛应用于电动汽车充电器、光伏发电系统中的功率调节器、服务器电源、空调等多个领域。　　目前，ROHM SiC SBD的主要产品线包括650V、1200V、1700V耐压的产品。

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发布时间：2026-09-09 13:17 阅读量：454 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>制TOLL封装：最大限度发挥新一代功率器件性能的贴装方案

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ROHM制TOLL封装：最大限度发挥新一代功率器件性能的贴装方案

　　概要　　近年来，在AI服务器、数据中心电源、光伏(PV)逆变器、电力储能系统(ESS)等领域，除了大功率化之外，设备小型化和高功率密度化需求也与日俱增。传统大功率应用中主流的TO-247、TO-220等通孔封装，以及TO-263等表面贴装封装，在寄生电感、散热性能以及安装空间方面都存在设计瓶颈。　　本应用笔记将介绍ROHM的TOLL(TO无引线)封装——一种可解决上述课题的创新型表面贴装(SMD)方案，并阐述其技术优势。文中将详细说明TOLL封装所带来的优势：节省空间(薄型化、占板面积缩减)、优异的散热性能、通过开尔文源极(4端子)结构降低开关损耗，以及符合JEDEC标准的高通用性。同时，还介绍了能够将 ROHM最新SiC MOSFET、12～150V耐压SiMOSFET、超级结MOSFET等功率器件的性能发挥到极致的电路板设计方法。　　目录　　· 符合JEDEC MO-299标准的外形尺寸　　· 兼顾小型薄型化与大功率化　　· 优异的散热性能　　· 4端子(开尔文源极)结构大幅降低开关损耗　　· 提高安装可靠性并降低检测成本　　· 通过优化电路板设计实现散热最大化　　· 结语　　· 参考资料　　符合JEDEC MO-299标准的外形尺寸　　TOLL封装是一种符合JEDEC制定外形标准MO-299的表面贴装型封装。因此，便于利用现有贴装设备，具备生产线操作上的高通用性。　　另一方面，在基板设计(焊盘布局)方面，为了最大限度发挥所搭载的新一代功率器件的特性，对端子形状进行了优化。JEDEC MO299中规定，多引脚侧(8引脚侧)的相邻引脚根部连接结构为“可选(OPTIONAL)”。因此，ROHM根据器件特性，为各产品采用最合适的形状。例如，在SiC MOSFET和Si MOSFET等TOLL封装中，采用了8引脚侧根部相连的形状;并且，带开尔文源极的4端子器件(漏极、栅极、源极、开尔文源极)与3端子器件(漏极、栅极、源极)的连接方式也有所不同(见 Figure 1)。　　此外，ROHM的GaN HEMT产品采用TOLL-8N封装，虽然外形尺寸符合MO-299标准，但引脚配置和焊盘形状具有独特性，因此在基板设计时，请务必使用数据手册中记载的TOLL-8N专用焊盘布局(Figure 2)　　如此，虽然在外形尺寸上实现了标准化，但安装焊盘图案则针对各器件进行了优化。因此，基板设计时不应沿用通用的焊盘布局，而必须使用各产品数据手册中记载的专用推荐焊盘布局。这样才能充分发挥各器件的真正性能，并确保高可靠性。　　特别需要注意的是，开尔文源极(数据手册中有时表述为“驱动源极”)端子的连接方式对开关损耗影响很大。此外，以下做法是严格禁止的：将开尔文源极端子与功率源极端子直接连接;使开尔文源极端子保持开路，仅使用功率源极端子来驱动栅极;以及将开尔文源极端子与功率源极端子反向连接。这些不当连接可能导致意想不到的发热、误动作甚至器件故障　　兼顾小型薄型化与大功率化　　TOLL封装最大的特点在于节省空间。封装外形尺寸为9.9mm × 11.68mm × 2.3 mm，高度较以往同等级封装(TO-263-7LA)降低了约一半(从4.5mm降至2.3 mm，降低约49%)(见Figure 3)。此外，在实际基板上所占用的安装面积(焊盘布局)也削减了25%。传统TO-263-7LA的焊盘面积为179.3mm²(11.0mm × 16.3mm)，而TOLL封装的焊盘面积仅为134.33mm²(10.1mm × 13.3mm)(见Figure 4)。由此，即使在被称为“披萨盒型”的薄型电源用图腾柱PFC电路等厚度需控制在4mm以下的严格设计约束下，也能带来极高的安装自由度。

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发布时间：2026-09-03 13:10 阅读量：521 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么可以通过感应电压知道转子的位置？

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ROHM丨为什么可以通过感应电压知道转子的位置？

　　本文探讨的问题是“为什么可以通过感应电压知道转子的位置?”具体而言，就是为什么通过观察无刷电机绕组中产生的感应电压，可以估测出转子的位置?感应电压和转子位置之间的关系是驱动无刷电机时涉及到的重要知识，下面将就此进行说明。　　●问题的内容　　本次的问题源于类似下面的经历。　　这是我们在为无刷电机选择电机驱动器时遇到的困惑：有些电机驱动器的规格书上写有“无传感器控制”，也就是说不需要用传感器来确定转子的位置。我们一直以为驱动无刷电机需要转子位置传感器，但这类电机驱动器检测的是感应电压，而不是位置传感器的信息。　　感应电压是指手动旋转无刷电机的曲轴时，绕组端子上产生的电压。但为什么仅通过检测(?)该感应电压就能知道转子的位置呢?　　实际上，有些无刷电机的电机驱动器配备了无传感器控制功能，无需使用霍尔元件等位置传感器即可使电机旋转。这种无传感器控制有多种方式，其中如本次问题所示，通过感应电压的波形，特别是检测出过零点来估测转子位置的方式被广泛使用。　　那么，感应电压与转子位置之间有什么关系呢?这里我们将从感应电压的产生原理入手，解释两者之间的关系。　　无刷电机的感应电压　　首先，感应电压是由于电磁感应现象而在线圈(绕组)两端产生的电势差。这里的电磁感应是指当通过线圈中的磁通量发生变化时，会在线圈中产生排斥这种变化(保持原磁通量)的磁场方向上，产生电压的现象。例如，如下图(中)所示，当磁体(N极)靠近线圈时，线圈内向右的磁通量会增加。于是，线圈试图产生一个向左的磁场来抑制这种增加。产生左向磁场的电流方向遵循右手定则(如图所示)，并在线圈两端产生与该方向对应极性的电压。相反，当磁体远离线圈时，磁通量减少，所以会产生增加磁通量的电流和电压(下图中的右图)。　　该线圈两端产生的电压大小与磁通量变化的大小成正比。感应电压(Vbemf)可以用磁通量的微分来表示(如下式)。公式中线圈匝数n表示感应电压的大小与匝数成正比。如果N极为正极，且电压的参照物为图中线圈的左侧端子，则公式中的磁通量Φ为负值。　　如果将这种感应电压的产生现象转化为电机的工作，就会如下图所示。下图是由永磁体组成的转子在定子内部旋转时，穿过定子的磁通量变化示意图。　　图中标出了来自永磁体N极的磁通量进入S极的路径。在下图中“1”的转子位置处，线圈A的齿槽(见下图中缠有导线的磁性体部分)与S极相对，磁通沿S极方向穿过。当转子从那里继续左转时(图中的“2”)，齿槽A的前端部分开始与N极相对，与S极相对的面积减少，所以穿过线圈的磁通量减少。随着转子进一步旋转，如图中的“3”所示，穿过线圈的磁通量变为零(尽管图中未显示，但随着转子进一步旋转，从N极出来的磁通量会不断增加)。　　可见，对于电机来说，与其说是永磁体靠近或远离，不如说是与线圈(齿槽)相对的磁体的磁极和磁通密度随着转子旋转而不断变化，从而产生感应电压。　　以上即为无刷电机感应电压产生原理的说明。　　转子位置和感应电压波形　　根据上述感应电压的产生原理，我们来探讨转子位置与感应电压波形之间的关系。首先，让我们解释一下什么是转子位置。　　我们说要知道转子的位置，表示位置需要一个参照物。例如地球上的经度或纬度位置是以北极点或天文台为参照物，或者距离100米是以说这句话的人或写有这句话的标志为参照物。那么，转子位置的参照物是什么呢?要理解这一点，我们需要知道为什么要知道转子的位置。　　在驱动无刷电机时，之所以要知道转子的位置，简单来说是为了利用该信息来决定在何处产生绕组磁场。无刷电机利用转子的永磁体和绕组磁场之间的引力/斥力来旋转，为了获得这种力，必须知道应该在永磁体的哪个位置产生绕组磁场。因此，转子位置的参照物是绕组。具体来说，转子位置表示的是转子的永磁体与定子绕组之间的相对位置(角度)。　　例如，如下图所示，通过将转子的位置理解为“N极相对于U相绕组呈〇〇度的位置”，可以决定在哪个位置产生绕组磁场使转子朝所需方向转动。　　(这里的N极指的是N极部分的中心位置。转子位置的表示方式有两种：一种是以磁极的中心位置为参照物，另一种是以磁极切换点(磁极之间)为参照物。后一种情况下，表达为“从S极变为N极的位置相对于U相绕组呈〇〇度”。另外，“相对于U相绕组”是指缠有U相绕组的齿槽的中心位置。)　　既然我们已经知道转子位置的参照物是绕组，接下来就要考虑转子位置和感应电压波形之间的关系。　　首先在考虑感应电压波形之前要先确定磁通量(Φ)，因此我们假设转子的励磁波形(永磁体的磁通分布)是下图所示的波形。这种波形通常被称为正弦波励磁波形，励磁后的磁通密度呈正弦波分布。　　下图为当转子相对于绕组旋转一周时，穿过绕组(齿槽)的磁通量变化情况，以及感应电压的变化情况(再次强调，转子位置的参照物是绕组(这里是与定子的位置关系))。为了更直观地看到穿过齿槽的磁通量，图中还给出了转子处于位置1到5时穿过齿槽的磁通量。　　当转子处于位置“1”时，齿槽同时面向磁体的N极和S极，因此几乎没有磁通量穿过齿槽，齿槽的磁通量为零。当转子左转到位置“2”时，面向齿槽的磁体N极面积逐渐增大。由于磁体的励磁波形是正弦波，此时齿槽中的磁通量呈正弦波增长，并在位置“2”达到最大，到位置“3”时又变为零。接着，转子继续左转到位置“4”，磁通量(朝向S极)达到最大，到位置“5”时又变为零(回到位置“1”)。　　通过转子的这种运动，产生了如图所示的感应电压(感应电压是齿槽中的磁通量变化量(微分)的负值)。　　从以上说明可以看出，转子的位置、齿槽中的磁通量、转子旋转时磁通量的变化以及由此产生的感应电压之间的关系是固定不变的。这就是为什么可以通过感应电压知道转子位置(相对于绕组的位置)的原因。　　基于这种关系，例如，如果检测到感应电压在由负变正的过零点，就可以知道此时转子相对于绕组(齿槽)的位置是处于位置“2”。同样，在由正转负的过零点时，处于位置“4”。通过这种方式确定转子位置后，可以决定在哪个方向产生绕组磁场。　　理论上，也可以推测出其他转子位置。但是，需要克服一些问题，例如感应电压的大小会随着电机转速而变化、永磁体的磁通分布变化会导致感应电压波形变化、以及检测感应电压大小的方法等。另外，使用比较器电路可以比较容易地检测到过零点。　　作为转子位置的参考，下图展示了三相星形连接时U相、V相、W相的感应电压及在过零点时的转子位置(转子左转时)。　　以上就是对本次疑问“为什么可以通过感应电压知道转子的位置?”的解答。　　本文的关键要点　　・无刷电机的感应电压是由穿过绕组(齿槽)的磁通量的变化产生的。　　・转子位置的参照物是绕组(齿槽)。　　・穿过绕组(齿槽)的磁通量由转子的位置决定。　　・通过观察感应电压波形，可以知道转子相对于绕组的位置。

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发布时间：2026-09-02 11:01 阅读量：534 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么提高电机的电压时，转速会随之上升？

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ROHM丨为什么提高电机的电压时，转速会随之上升？

　　本文探讨的问题是 “为什么提高电机的电压时，转速会随之上升?”具体而言，就是当给电机绕组施加的电压升高(增大)时，为什么其转速会随之上升。这一现象看似理所当然，但其背后的原理却涉及诸多物理公式。这个问题对于深入了解电机原理非常关键，下面将为大家详细阐述。　　●问题的内容　　本次的问题源于类似下面的经历。　　这是在使用市售的小型电机时产生的疑问。当时使用的是那种只需连接电池就能转动的电机，即所谓的有刷电机。为探寻如何能提高转速，经过一番调查后得知，有一种方法是将电池进行串联。于是采用两节电池串联的方式，电机的旋转速度(转速)相较于单节电池时加快了。　　对于转速的提高，人们很容易直观的认为，“这是由于两节电池的功率(电压?)变成了原来的两倍”，但是，当深入思考电压和转速之间究竟存在怎样的关系时，就会感到困惑不解，进而希望知晓更为详尽的缘由。　　当把两节电池串联连接时，有刷电机的转速的确会上升。像这样将电池串联起来提升功率的情况，想必有人在使用小灯泡时体验过吧。当使用两节电池时，小灯泡会比使用单节电池时更亮。所以，对于电机转速上升这件事可能并不会觉得有什么奇怪的。然而，并非所有电机都遵循这一规律，事实上，有的电机即便提高电压，转速也不会改变。比如说步进电机和感应电机就是转速不会随着电压的升高而上升的电机。另外，转速会上升的电机是有刷电机和无刷电机。那么，这些电机之间的区别是什么呢?下面我们首先从这一点切入，开始讲解。　　转速不变的电机与转速可变的电机之间的区别　　当改变电压时，转速不变的电机与转速可变的电机在旋转磁场的控制策略上存在差异(※在此处的说明中，“控制策略”可能比“控制方法”更为恰当)。　　转速不变的电机，是通过控制使磁场旋转的速度，使转子跟随该磁场转动，从而驱动电机运行。下面我们借助下图来对这类电机的具体运行动作进行说明。该图是步进电机的运行示例。　　首先，假设控制电路在图中1的位置处形成了一个电磁体(绕组磁场)。此时，转子就会像被该电磁体吸引一样开始旋转。绕组磁场会在位置2处等待转子跟进，但实际上并不是确认转子是否已经完全跟上，而是在预估 “转子差不多该跟进到位”的时间点，切换电磁体，将磁场旋转到位置3。若转子在图中位置2阶段已完成跟进，当状态进入位置3时，转子又会被电磁体吸引而开始转动。步进电机正是通过不断重复上述动作实现持续运转的。因此，电机的转速取决于旋转磁场的速度。　　在此我们探讨一下，例如若提高施加在绕组上的电压会怎样呢?在这种情况下，由于电磁体的磁力会增强，这使得转子能够更迅速地跟进。然而，即使转子能够很快的跟进，若电磁体的磁场不动，转子便无法进一步转动。因此，相较于电压较低的情形，下图中2和4的状态会持续更长时间，而电机的转速仍然是由磁场的转速所决定的。　　感应电机的运行方式与上图所示略有不同，通过使磁场旋转，转子会滞后地跟随(一边滑动一边跟随)，所以可以说旋转磁场的速度决定了感应电机的转速。　　另一方面，转速可变的电机则根据转子的位置来调整电磁体的磁场旋转，形象地说，当转子接近时，磁场随即远离。此类电机的运行方式如下图所示。为便于与上述转速不变的电机进行对比，该图以两相全波无刷电机的运行情况为例。　　当转子处于图中的位置1时，无刷电机的控制电路会检测其位置，并在图中相应位置形成电磁体。电磁体的形成会吸引转子靠近。接着，控制电路会在转子跟上之前，将电磁体磁场移至位置2。由于电磁体磁场远离转子，转子就会持续追赶。当转子接近位置3时，磁场再次移动。由于无刷电机不断重复这一运转过程，所以电机的转速取决于转子跟随的速度。首先，这种控制方法就是电机转速变化的因素之一。　　接下来，我们来探讨一下提高绕组电压会对电机产生什么影响。这个问题稍微有些复杂。简单来说，当电压升高，电磁体的磁力增强，转子追赶磁场的速度也会加快，从而导致转速上升。然而，仅这样解释就与 “功率增加导致转速上升”的解释并无太大区别了。因此，我们希望在这里进行更深入的探讨。　　需要注意的是，本文讨论的问题是有刷电机相关的，有刷电机与无刷电机不同，其结构是让电磁体旋转。尽管如此，由于电磁体切换的动作等与无刷电机相同，所以和无刷电机一样，其转速也会随着电压的变化而改变。　　电机的转速是如何确定的?　　如前所述，转速会随电压变化的电机，是旋转磁场会根据转子的运动而变化的电机。这里假定这种旋转磁场的变化是自动进行的。基于该前提，我们在此仅简单探讨一下作用于转子的力，以及该力与转子转速之间的关系。　　由此可知，作用于转子的旋转力(转矩)是由施加的电压和电机的转速共同决定的(因为转矩与电流成正比，而该电流是由施加电压和感应电压等计算得出的，感应电压又与角速度(转速)成正比)。　　那么，仅凭这个关系式还无法解释施加的电压与转速之间的关系。接下来，我们将对该电机转矩与转速之间的关系进行解说。　　首先，关于作用在物体上的力(F)与速度(v)之间的关系可以用以下两个公式来表示，想必很多人在物理课上都学过。第一个公式是力和质量(m)产生加速度(a)，第二个公式是加速度的积分得到速度。　　这一点对于旋转体同样适用。旋转力(T)与角速度(ω)之间的关系，可以用以下两个公式来表示。由旋转力(转矩)和转动惯量(J)会产生角加速度(α)，对角加速度进行积分即可得到角速度。　　对于电机而言，如果给电机加上诸如螺旋桨(风扇)等负载，为驱动该负载所需的负载转矩(TL)就会从旋转力中减去。所以，在此我们将包含负载转矩的以下两个公式，视为描述电机的旋转力(转矩)与转速之间关系的公式。　　至此，用于说明施加电压与转速(角速度)之间关系的公式已具备。接下来，我们将运用这些公式来阐述转速是如何确定的。　　首先，当转速确定时，意味着转速(角速度)不再发生变化。从上述公式(E)可知，这种状态表示角加速度变为零。根据公式(D)，当转矩与负载转矩值相等时，角速度为零。产生转矩的公式可以通过结合公式(A)、(B)和(C)得到的公式(F)来表示。观察公式(F)，可以理解为转矩是通过分子部分(Vin-Ke・ω)进行调节的。　　基于上述内容可知，例如当施加某一特定电压时，电机的转速会达到一个使电机产生的转矩与负载转矩相等的值。由此可知，当施加电压发生改变，转矩也会随之变化，进而转速会相应改变，直至再次达到转矩与负载转矩相等的稳定状态。这便是电机转速如何确定的答案。　　基于上述结论，我们回到最初的问题，尝试解释为什么将电池数量增加至两节时电机转速会提高。前提是螺旋桨负载与转速的平方成正比，同时假设常数Kt、Ke、Z等均为1。　　在公式(F)中，假设使用单节电池时，施加电压是1.5V，那么在转速为1.0时，转矩与负载转矩达到平衡。当使用两节电池时，施加电压变为3.0V，如果转速仍然保持在1.0，那么转矩将变为2.0，这就导致转矩与负载转矩不再平衡。由于此时转矩大于负载转矩，因此电机将开始加速(公式(D))。随着转速的增加，转矩会减小，而负载转矩会增加。最终，当转速达到1.65时，转矩与负载转矩再次达到平衡，电机运行趋于稳定。　　另外，或许有人会想：“如果负载转矩的常数不是0.5，而是更大的话，还能断言转速一定会增加吗?”对于螺旋桨负载的情况，是可以这样断言的。因为当施加电压升高使得转矩增大时，为了使转矩与负载转矩达到平衡，唯一的途径就是提高转速。　　将这些公式绘制成图形，会更易于理解。图中，纵轴表示转矩，横轴表示转速。将各常数带入转矩公式后得到T=−Aω+BVin，其图形为一条向右下方倾斜的直线。Vin改变时，该直线会平移。负载转矩公式中，若将常数设为C，TL=Cω2，其图形为二次函数曲线。这两条曲线的交点即为电机实际运行时的转速和转矩。　　当施加电压(Vin)发生变化时，两条曲线的交点会随之移动，转速(ω)也随之改变。从图中可以看出，当施加电压升高时，转速也会相应升高(ωa1→ωa2、ωb1→ωb2)。　　至此，关于“为什么电机在提高电压时，转速会随之上升?”这一问题的讲解就结束了。　　本文的关键要点：　　・能根据转子运动产生旋转磁场的电机，其转速会随电压的变化而改变。　　・电机的转速会在电机转矩与负载转矩相等时趋于稳定。　　・由于电机转矩与施加电压和转速相关，因此当电压升高时，转速也会随之上升。

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发布时间：2026-09-01 15:29 阅读量：502 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么在SiC和GaN功率器件时代，IGBT依然重要？

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ROHM丨为什么在SiC和GaN功率器件时代，IGBT依然重要？

　　尽管宽禁带技术正在崛起，但传统的功率电子器件仍在持续进化并被广泛应用。凭借其出色的性价比、稳定的供应以及经过实际验证的可靠性，在小型化和轻量化无法带来较大附加值的应用场景中，一直是非常实用的选项。　　碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件在高效率、高温及小型化应用中性能表现优异，氧化镓(Ga₂O₃)和金刚石等材料研发也取得了显著进展。尽管已经取得了很多进步，不过还有许多系统仍需持续依赖硅功率电子技术，特别是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。　　本文将阐述IGBT持续获得广泛采用的原因。将从成本与供应考量、既有可靠性数据的价值、以及宽禁带半导体优势在系统层面仅能提供有限益处的应用场景种类等方面进行探讨。另外还会简要介绍在IGBT性能的持续改进和扩展。　　高性价比和供应稳定性备受好评　　如今，功率元器件所受到的关注度已达到前所未有的高度。主要原因在于SiC和GaN功率器件等新一代功率器件的问世。另外，关于Ga₂O₃和金刚石功率器件等新一代功率器件的研发不断取得进展，其实用化前景备受期待，这也进一步助推了市场关注度的提升。　　然而，下一代及下下代功率器件的面世，并不意味着电子设备设计工程师会全面采用这些产品。他们只是合理地选择能够将目标应用产品的价值最大化的功率器件。如果判断现有硅(Si)功率器件能使应用产品的价值最大化，那么他们将会继续采用Si功率MOSFET和IGBT。　　实际上，基于这一判断而选择继续使用IGBT的应用场景并不少见。半导体领域全球知名制造商ROHM表示，“不仅在日本，海外市场对IGBT的关注度也在迅速提高”。这种关注度快速上升的原因在于，2021年以来工业设备、电机驱动系统、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)以及光伏逆变器等领域对IGBT需求量的持续扩大。ROHM的报告中显示，这些应用领域的制造商咨询量显著增加，产品销量正保持稳步上升态势。　　半导体分析师Grossberg・大山聪先生也持相同观点：“SiC功率MOSFET和GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)市场未来将持续扩大，但IGBT市场规模不会萎缩。”预计IGBT市场在2025年后仍将保持约10%的年均复合增长率(CAGR)，呈较快增长趋势。　　最合适的功率器件选型并非仅由电气特性决定　　那么，电子设计工程师在应用产品中采用IGBT时最重视的特性是什么?　　在电气特性方面，竞品SiC功率MOSFET和GaN HEMT器件在很多方面的表现会优于IGBT(表1和表2)。具体而言，比如导通损耗和开关损耗的降低、高速工作能力(实现高开关频率)、高温工作能力等优势。　　因此，将这些优势运用到应用产品中可带来诸多好处：延长电池续航时间、降低电池容量要求、实现更小型轻量的电路、减少发热量等。这些优势在移动应用领域的价值尤为显著。最终，SiC功率MOSFET和GaN HEMT器件主要在电动汽车牵引逆变器和DC-DC转换器等应用领域得以快速普及。　　表1：单位面积导通电阻的变化趋势　　低电压：Si MOSFET更合适。速度快且损耗低。　　中等电压：SiC MOSFET更合适。高频条件下仍保持低损耗，面积效率优。　　高电压额定：IGBT更具优势。相比SiC，导通电阻更低，芯片面积效率更高。　　表2：IGBT与SiC功率MOSFET的性能比较　　但是，从另一角度来看，在难以实现这些优势的应用场景中，采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT器件并不具备决定性理由。具体而言，是这类应用场景并不以小型化和轻量化为首要考量因素。　　具有代表性的示例包括工业设备和电机驱动系统。在这些应用中，即使通过采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT实现了小型化和轻量化，也不能转化为足以显著提高销售额的附加值。因此，设计者通常不会为采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT带来的成本增加买单。换言之，电子设备设计工程师会基于出色的性价比优势而选择IGBT。　　除此之外，还存在仅凭电气性能无法定义的“采用IGBT的理由”。例如，与SiC功率MOSFET和GaN HEMT相比，IGBT的供应稳定性明显更高。此外，IGBT自实现实用应用以来已历经约40年，拥有丰富的可靠性数据及长期应用所积累的实践经验。　　在实际的电子设备设计中，电力器件的选型不仅需要考量电气特性，更需要综合评估上述各种要素。因此，即使新电力电子器件不断涌现，在特定应用场景中IGBT仍被持续采用。　　IGBT技术的持续演进　　此外，IGBT绝非过时的功率器件，而是一直到进步。也就是说，其性能提升仍有充分的空间。　　IGBT的性能通过元器件层面和工艺层面的双重改进，已得到显著提升。例如，采用“非穿通”和“场截止”等新器件结构、硅晶圆减薄、以及沟槽栅微缩(间距缩小)等方面的改进。最终，IGBT实现了集电极-发射极饱和电压(VCE(Sat)[1.1])降低、电流容量增加、开关频率提高(开关损耗减少)以及短路耐受能力增强。　　然而，在硅晶圆减薄和沟槽栅间距微缩方面，仍存在改善余地。ROHM开发部部长石松祐司表示：“IGBT的性能提升仍存在潜在空间。2026年以后推出的产品，其器件结构本身很可能会迎来重大变革。我们会逐步将这些技术发展融入到产品中。”　　未来，在保持“较低成本”、“高可靠性”和“高实用性”等优势的同时，性能得到进一步提升的IGBT产品被投入市场的可能性很大。　　在内置多个IGBT的功率模块领域，仍有望实现进一步技术突破。目前，ROHM已推出的功率模块“TRCDRIVE packTM”，具有高电流密度和出色的散热特性[2.1](图1)。目前所采用的功率器件，是ROHM第4代SiC功率MOSFET。　　图1 功率模块 TRCDRIVE packTM：虽尺寸小巧，却通过单面散热设计实现与竞品同等散热性能的封装型功率模块。目前供应的是内置2枚ROHM第4代SiC功率MOSFET的二合一型模块。　　本功率模块具有两大特点：第一，通过优化内部布局，将电感降至更低，从而降低了开关损耗;第二，虽采用单面散热设计，仍以小巧尺寸实现了与竞品同等的散热性能。　　在安装方法上，采用了银(Ag)烧结技术，通过高温高压将模块内部芯片(功率器件)与引线框架进行接合。这既提高了接合可靠性，又提高了功率密度。　　ROHM计划在不久的将来将这项技术也应用于IGBT。　　此外，在模块与外部散热器的接合部位，ROHM与 Arieca 公司联合研发出采用了液态金属填充弹性体(LMEE)的低温接合技术。该技术不仅实现了与银烧结接合技术同等的热阻，还可在更低温度和压力条件下完成接合。这在提高散热效率的同时，更大程度地提升了模块的电气性能。　　图2：液态金属填充弹性体(LMEE)是美国Arieca公司推出的热界面材料。具有低热阻特性，应用于功率模块可提升其散热性能。　　电力电子技术演进中的可靠选项　　宽禁带器件为电源设计者提供了更多的选择，同时，IGBT凭借其出色的可靠性和成本效益优势，依然是众多系统的优选方案。其成熟的供应链、稳定的可靠性以及持续的技术改进，即使是在SiC和GaN的优势仅能提供有限的附加值的应用场景中，IGBT依然保持着作为实用解决方案的地位。

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发布时间：2026-08-25 14:59 阅读量：567 继续阅读>>

<span style='color:red'>ROHM</span>丨高可靠性电流检测电路设计的关键要点

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ROHM丨高可靠性电流检测电路设计的关键要点

　　准确的电流检测对于实现控制、确保保护功能以及提高电源效率至关重要。这是电动汽车(EV)、能源系统、工业设备等各种应用领域共同面临的课题。ROHM解决方案具备高可靠性电流检测所需的高精度、高稳定性及强抗噪性。　　电力、安全、控制始于电流检测　　在对能源效率、安全性和高可靠性控制的需求日益高涨的背景下，电流检测在现代电子设备中的重要性正快速提高。从电动汽车、电池管理系统、可再生能源到工业自动化领域，准确的电流检测在电力管理、故障检测和系统保护中均发挥着核心作用。随着工作电压和电流的上升，热应力、电气噪声以及材料老化等问题也随之凸显，这使得高精度和长期可靠性成为设计中的重要目标。　　本文将阐述构建高精度电流检测电路的关键要点。其中将介绍典型的电流检测方式，探讨电阻和放大器选型对精度的影响以及抗噪性能对稳定性的重要作用。最后介绍如何将这些设计原则运用在实际应用产品中的实用组件解决方案。　　电流检测方式的种类　　检测电流的方法有多种，但在电路设计中主要有电阻式和磁式两种。　　在电阻式电流检测中，电流流经分流电阻会产生与电流成正比的微小电压。将该电压用运算放大器或专用电流检测放大器(CSA)进行放大并测量。该方法成本效益高，设计灵活性优异，在中等级电流范围内能获得良好的精度。然而，由于分流电阻会产生热耗，在大电流应用场景中其热管理是需要解决的课题。　　图1：分流电阻可产生与电流成正比的电压降，并将该电压放大后反馈至微控制器，从而被用来实现控制和保护功能。　　另一方面，在磁式检测中，可使用霍尔元件或xMR传感器来检测电流产生的磁场。这种方式无功率损耗，可实现非接触式测量，但易受外部磁噪声干扰，且电路规模较大。　　图2：带磁芯的传感器是利用磁芯检测导体周围的磁场，而无芯型则采用内置传感器通过电路板布线直接测量电流。　　在此之外，还有电流传感器IC等一体化传感器。这些都采用了将检测元件和信号处理电路一体化封装的方式，具有体积小巧、便于安装的特点，但主要被用于空间受限或特殊应用场景。　　仅仅1个电阻即可直接影响电路的可靠性　　在电阻式电流检测中，分流电阻是精度的基准。其细微的误差也可能直接影响系统整体的性能，如果选型不当可能导致误检或漏检问题。　　选型时需考虑的因素：　　材料：金属板型电阻器相较于厚膜型，具有更优异的热循环耐受能力及更低的温度系数，因而能在严苛环境下展现出出色的可靠性。　　安装和尺寸：小型封装对机械应力较为敏感，其电阻长度在吸收热膨胀和减轻焊点疲劳方面发挥着重要作用。　　长期劣化：在车载和工业应用中，对电阻器的耐硫化性能、端子坚固性以及机械耐久性有着严格要求，这些特性对长期保持精度至关重要。　　“若将分流电阻视为‘只不过是一般的无源元件而已’，则可能使优秀的设计毁于一旦。”　　放大器的选型直接影响设计成果　　分流电阻可决定检测精度，而放大器则可决定电压处理的精确度与解析能力。运算放大器(Op Amp)的灵活性很高，支持设定增益、外接滤波器及添加保护电路。适用于需要微调的场景或运行条件多变的环境。　　“噪声干扰不仅会使信号失真，还会扰乱判断本身。”　　而电流检测放大器(CSA)则内置了匹配的增益电阻，波动很小，可显著提升测量的一致性。另外，具有高输入阻抗，即使外接滤波器，对增益精度的影响也很小。尤其适用于需要精确放大微小分流电压的低电流检测应用。　　抗扰性：支撑系统稳定性的隐形要素　　在逆变器、转换器以及车载ECU等频繁进行开关的环境中，外部噪声干扰可能导致信号失真，进而引发错误的过电流检测。这种误检不仅会导致运行中断和效率下降，严重时甚至可能损害系统的安全性。　　要实现高度可靠的控制与保护，必须确保信号的纯净和稳定。要提高抗扰度，需要选用具有出色EMI耐受性的元器件，并实现可在不影响精度的前提下进行滤波的电路设计。通过重视抗扰度，可简化后续处理，同时确保微控制器输入的稳定性及故障安全(Fail-safe)功能的可靠运行。　　ROHM高可靠性、高稳健性的电流检测电路解决方案　　ROHM为电流检测领域的设计课题提供各种元器件解决方案。针对电阻、放大器及抗扰度(抗噪性)等各项要素，均拥有丰富的产品群，可提供出色的解决方案。　　PSR系列分流电阻　　ROHM’s PSR Series是针对传统电阻器存在的可靠性问题而研发的产品。采用金属板结构，以出色的热循环耐受能力和优异的抗硫化性能而著称。　　图3：ROHM PSR系列金属板分流电阻同时实现了高精度和高耐用性，具有出色的热稳定性、抗硫化特性，并通过了车载及工业应用领域的AEC-Q200认证。　　因此，即使在振动、尾气和高温等严苛环境的车载应用中，也可长期使用。凭借其稳定的特性，可在产品整个生命周期内保持电流检测“基石”部分的精度。　　EMARMOUR™ 运算放大器　　EMARMOUR™ series是ROHM推出的具有超高抗干扰性能的专用运算放大器产品系列。该系列产品融入了ROHM自有的布局设计、工艺技术和电路技术优势，在很宽的频段范围实现了出色的抗扰能力。　　无需外置滤波器即可保持信号精度，而且符合ISO 11452-2和IEC 62132-4等国际EMI标准。即使直接施加高频噪声(RF)，输出波动也非常小，可大大减少外围元器件数量。　　增益和滤波器的设置均可灵活应对，即使在车载设备、工业设备等对噪声敏感的应用场景中，也能确保稳定运行。　　图4：在该比较图中，传统运算放大器容易因噪声干扰而误动作，ROHM的EMARMOUR™运算放大器可保持稳定且高精度的信号放大功能。　　ROHM的电流检测放大器(CSA)　　在要求小型化和高精度的应用场景中，ROHM的CSA(电流检测放大器)通过内置高精度增益电阻及采用斩波放大器结构，可简化电路设计。从而可减少外置元器件数量，更大程度地减少布局误差，即使使用输入滤波器也可保持高精度。该产品还具备宽输入电压范围和优异的线性特性，非常适用于电池管理系统、电机驱动、电源电路等对节省空间和高精度要求高的应用场景。　　高精度源于精妙设计　　要实现高精度的电流检测，电路设计每个环节的精准把控至关重要。检测方式、分流电阻、放大器、噪声对策——其中任何一项有缺陷，都可能导致系统整体的性能和安全性下降。　　“可靠性并非源于规格参数，而是源于所有‘精妙的设计选择’的累积。”

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发布时间：2026-08-24 11:41 阅读量：565 继续阅读>>

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