ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCurTM

Release time:2022-09-28
author:Ameya360
source:网络
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    全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)确立了一种新电源技术“QuiCurTM”,可改善包括DC/DC转换器IC在内的各种电源IC的负载响应特性*1(以下称为“响应性能”,指后级电路工作时的响应速度和电压稳定性)。

    近年来,在各种应用领域,数字化进程都在加速,随着所安装的电子元器件数量的增加,应用产品的设计工时也增加了。其中,电容器在很多应用(比如使电路稳定的应用)中被大量使用,希望减少其使用数量的需求与日俱增。此外,在电源电路中,为了减少规格变更时的设计工时,对响应性能优异、可实现预期稳定工作的高品质电源IC需求高涨。这些需求也可以说是对电源IC的基本要求,ROHM为了满足这些需求,确立了能够更大限度地追求电源IC响应性能的高速负载响应技术“QuiCurTM”。

    为了实现稳定的电源功能,电源IC会内置一种通过始终监测输出电压并与IC内部的基准电压比较来微调输出电压的电路(以下称“反馈电路”)。如果这种反馈电路能够更快地响应,就可以使输入电压和负载电流*1等的波动造成的输出电压波动在短时间内恢复。另一方面,如果响应过快,就会造成电路工作不稳定,输出电压发生振荡,响应速度也会受到输出电容器的电容量(以下称“输出电容容量”)的影响,很难实现目标响应性能。

    通过在电源IC中采用此次新开发的高速负载响应技术“QuiCurTM”,可以防止电源IC反馈电路不稳定,并能更大程度地实现目标响应性能。对于电源IC所需的输出电容器来说,不仅可以将电容量降至更低,减少元器件数量和电路板安装面积,还可对电容量和输出电压波动进行线性(常数为负比关系)调整,即使因规格变更导致电容量增加时,也可以轻松实现预期的稳定工作,因此,从元器件数量更少和运行更稳定两方面来看,都非常有助于显着减少电源电路的设计工时。

ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCurTM

    <关于高速负载响应技术“QuiCurTM”>

    QuiCurTM是根据实现了高速负载响应的ROHM自有电路“Quick Current”而命名的商标。使用该技术后,电源IC的反馈电路能够在稳定工作的前提下更大程度地实现目标负载响应特性(响应性能)。该技术具有以下特点,有助于减少应用产品电源电路的设计工时。

    1. 可减少输出电容器数量和电路板安装面积

    使用QuiCurTM技术可以快速响应输出电压相对于负载电流的波动,因此,可以减少电源IC所需的输出电容器容量,从而可减少元器件数量和电路板安装面积。与ROHM以往技术相比,用不到一半的电容器容量即可实现同等的响应性能。

ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCurTM

    2. 即使规格变更时也可轻松实现预期的稳定运行

    随着输出电容容量的增加,输出电压稳定了,但瞬时响应性能(到开始反应所需的时间)却变差了。使用QuiCurTM技术,即使输出电容器容量增加,也不会改变瞬态响应性能,因此可以对输出电容器容量和输出电压波动进行线性(常数为负比关系)调整。即使因规格变更而需要更稳定的运行时(希望进一步降低输出电压波动时),也可以轻松实现预期的稳定运行。

ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCurTM

    <QuiCurTM技术详情>

    为了更大程度地追求响应性能,QuiCurTM技术精细划分了响应速度(控制系统)和电压稳定性(校准系统)的信号处理任务,解决了以往电源IC反馈电路中存在的两个问题:“在不稳定区域前面的低频段产生不可用区域”、“过零频率*2(f0)会随输出电容器的容量而变化”。

    针对第一个问题“产生不可用区域”,该技术通过在反馈电路中配置不会产生不可用区域的专用误差放大器*3而成功解决。针对第二个问题“过零频率变化”,该技术配置了第二级专用的误差放大器,并采用了一种可以通过电流驱动来调整其放大倍数(Gain)的技术。虽然过零频率会随所连接的输出电容器容量发生变化,但通过根据该变化调整放大倍数,可以将过零频率始终设置在不稳定区域和稳定控制区域之间的边界线上。将这两个误差放大器的作用分开来构建的系统,可以广泛地应用于具有反馈电路的DC/DC转换器IC和线性稳压器等电源IC。

ROHM确立了可更大程度追求电源IC响应性能的创新电源技术“QuiCurTM

    <与超稳定控制技术“Nano CapTM”的融合>

    Nano CapTM通过改善模拟电路的响应性能,并更大程度地减少布线和放大器的寄生因素,可对线性稳压器的输出提供稳定的控制,从而能够将输出电容器的容量降至以往技术的1/10以下,因此,可以实现比如不再需要线性稳压器输出侧的电容器,只需微控制器侧100nF的电容器即可稳定运行。仅凭QuiCurTM技术,只能将输出电容器容量降至µF数量级,但当QuiCurTM和Nano CapTM技术结合使用时,则可降至nF数量级。

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ROHM的LogiCoA™开辟中小功率段新潮流——兼顾模拟的速度与数字的智能
  50W〜1kW的中小功率段,是工业设备电源中出货量较大的主力领域然而,对于传统的微控制器而言,受成本和功耗瓶颈的限制,在这一领域应用数字控制技术尚不具备现实可行性。ROHM开发的LogiCoA™采用模拟与数字相结合的事件驱动方式,直面这一挑战。以接近模拟控制的成本,实现了校准、日志记录以及支持多种拓扑结构等高级功能。  前言  电力电子技术正在飞速发展,市场对更智能、更高效且更具可扩展性的电源解决方案的需求也日益高涨。虽然数字控制具备实现这些功能的潜力,但受限于微控制器的成本及功耗问题,其在中小功率段(50W~1kW)的普及应用一直相对滞后。因此,在该领域,模拟控制依然占据主导地位。模拟控制虽然具备低成本、低功耗的优势,但在功能方面存在较大局限。  本文将阐述ROHM的LogiCoA™是如何应对这一长期存在的课题的——通过融合模拟的高效性和数字的灵活性,在工业设备的主力市场中实现了高级数字控制的实际应用。  “为什么数字控制  未能普及至中小功率段?”  数字控制电源用的微控制器,并非什么新概念。很多半导体制造商已经在这一领域提出了各自的解决方案。LogiCoA™的卓越之处,在于其攻克了传统微控制器无法解决的难题。  数字控制用的微控制器主要被限制在输出功率超过1kW的大功率领域中。而50W〜1kW左右的中小功率段是出货数量庞大的主力市场。然而,传统的微控制器因成本和功耗的限制,一直难以在该领域广泛应用。  图1:工业设备电源系统中的电力控制方式划分  PWM控制环路结构的创新  针对这一课题,LogiCoA™通过融合模拟与数字技术,实现了突破性解决方案。  在一般的数字控制电源中,通过A-D转换器和CPU/DSP相结合来构成PWM控制环路。为更大程度地减少控制环路内的延迟,高速A-D转换器和高性能CPU/ DSP不可或缺,这也是高成本、高功耗的主要原因。  LogiCoA™彻底重构了PWM控制环路的结构。利用外置的模拟补偿器(如误差放大器)替代高速A-D转换器,并将其输出信号作为内置高分辨率定时器的触发信号。如此一来,无需通过CPU,即可在每个时钟周期内控制PWM信号的占空比。这种由来自模拟补偿器的信号输入来触发并启动控制的方式即为“事件驱动方式”。  通过这一结构的创新,与传统的数字控制用微控制器相比,成本可降至约1/3至1/4,功耗更是大幅降至约1/30。数字控制技术在工业设备中小功率段电源中的应用,终于成为现实。  * RMOS(实时微操作系统;Real time Micro Operating System)  图3:采用了 LogiCoA™ 的电源系统的结构  配备日志功能和校准功能  LogiCoA™虽然在IC内部内置了CPU,但却特意将CPU从实时PWM控制环路的运算中分离出来。CPU在后台运行,通过用户自定义的软件例程处理电源的启动与停止、输入输出监控、电流检测以及外部通信管理等功能。这种架构带来了以下突出的功能优势:  · 支持多种拓扑结构  · 校准功能  · 日志功能  图4:通过控制用PC对从LogiCoA™ MCU收集到的日志数据进行分析,可以监控应用产品和电源单元本身的运行状态。
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顶面散热新封装!ROHM推出高耐压且散热性能优异的SiC MOSFET
  中国上海,2026年7月9日——全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)今日宣布,推出SiC MOSFET的TSC3PAK(14.00×18.58×3.50mm)封装。新产品为可自动安装的表贴型产品,通过采用将散热面置于封装顶部的结构,实现了与插装型封装(TO-247-4L)同等级别的散热性能。在将该器件用于电动汽车(xEV)的车载充电器(OBC)和电动压缩机等应用时,可有助于提升功率转换电路的效率和可靠性。  新产品通过采用ROHM自有的沟槽设计,确保了6.66mm业界先进水平的爬电距离*1。新产品不仅与市场上广泛普及的封装兼容,同时,还实现了污染等级2级*2环境下1200V交流峰值电压耐受能力。因此,在高耐压应用中可实现安全的绝缘设计,有助于降低安装成本并提高可靠性。  另外,通过搭载ROHM第4代SiC MOSFET,还实现了低导通电阻和高速开关特性。这使得功率转换时的开关损耗大幅降低,有助于应用产品进一步提高效率并更加节能。  新产品已于2026年6月开始量产(样品价格:5500円日元/个,不含税),且同时开始线上销售。此外,ROHM官网还提供仿真模型,助力客户快速进行电路评估。  未来,ROHM将通过进一步扩充SiC MOSFET产品阵容,为电子设备实现更高性能、更小体积与更高可靠性提供支持。  <开发背景>在电动汽车(xEV)中,为了提高充电速度并延长续航里程,除了主驱逆变器外,SiC器件在车载充电器(OBC)和电动压缩机等的功率转换电路中的应用也在不断扩大。另外,在工业设备领域,作为有助于高性能服务器电源和光伏逆变器等设备高效工作的器件,SiC器件的应用也持续增长。传统的SiC器件为了在大功率运行时有效散热,主要采用的是散热性能优异的插装型封装。但是,插装型封装不仅涉及手工安装工序,还存在因封装形状限制而难以实现薄型化的问题。对此,近年来可自动安装的表贴型SiC器件开始普及。新产品采用表贴型封装,却实现了与TO-247等插装型封装同等级别的散热性能。  <应用示例>车载设备:车载充电器(OBC)、电动压缩机等工业设备:光伏逆变器、服务器电源等<关于“EcoSiC™”品牌>EcoSiC™是采用了因性能优于硅(Si)而在功率元器件领域备受关注的碳化硅(SiC)的元器件品牌。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法,ROHM一直在自主开发SiC产品升级所必需的技术。另外,ROHM在制造过程中采用的是一贯制生产体系,目前已经确立了SiC领域先进企业的地位。  <术语解说>  *1) 爬电距离  两个导体之间沿绝缘表面测得的最短距离。在半导体设计中,为了防止触电、漏电、半导体产品短路,需要采取确保爬电距离和电气间隙的绝缘对策。  *2) 污染等级2级  污染等级2级相当于家庭和办公室等常见的环境,即仅存在干燥的非导电污染物的状态。污染等级是确定元器件的电气间隙和爬电距离时会产生影响的环境等级,根据污染物质的有无、数量和状态分为1~4级。
2026-07-10 09:40 reading:369
ROHM课堂 | 参数设置与热仿真模型
2026-07-09 09:41 reading:301
ROHM半导体激光仿真模型概要
  概要  应用于激光雷达(LiDAR)及高功率工业设备的半导体激光器(以下简称激光二极管)设计中,因需实现纳秒级的高速脉冲驱动与大电流控制,结合寄生电感和热特性开展精细化解析是必不可少的环节。罗姆(ROHM)为助力设计人员在更贴近实际整机的环境中完成仿真工作,特提供可还原器件电气特性的SPICE模型,以及光学设计中不可或缺的光线文件(Ray File)。本文档将围绕以下核心要点,对罗姆激光二极管专用仿真模型进行详细说明。  · SPICE模型的体系:紧凑型模型与子电路模型(宏模型、行为模型)的差异说明  · 高功率激光二极管模型的特点:可在PSpice®、LTspice®中使用,且实现电气特性与光输出特性耦合的行为模型结构。  · 光学解析专用光线文件Ray File:可在光学仿真软件 LightTools®、Ansys Zemax OpticStudio®中调用的光线数据概述  · 实际设计中的应用:利用评估板电路开展脉冲驱动仿真的实际案例  SPICE模型的种类  SPICE模型分为"紧凑模型(器件模型)"和"子电路模型"两种(表1)。紧凑模型(器件模型)针对双极晶体管、二极管、LED等单一元件,语法以".MODEL"开头。子电路模型由多个元件组合构成,适用于 MOSFET、SiC功率器件、激光二极管以及部分二极管。  语法以「.SUBCKT」开始,该模型语法以 「.SUBCKT」开头,以「.ENDS」结尾。在各类子电路模型中,数字晶体管、MOSFET等器件,均通过由多个元件构成的等效电路所定义的宏模型进行描述;而碳化硅SiC功率器件、激光二极管等器件,因存在宏模型无法还原的器件特性,故通过以自定义公式定义该类特性的行为模型进行描述。  罗姆提供的仿真模型  罗姆提供的激光二极管仿真模型具体分为以下两类:  SPICE模型  截至2026年3月,罗姆的激光二极管产品已配套推出高功率激光二极管专用SPICE模型。上述模型均适配 PSpice与LTspice仿真软件,文件名称如下所示。尽管模型文件有数个版本,但所有文件均可在两款仿真软件中通用。文件名后缀带有”_Po”的为光输出模型。  Ray File  LightTools®及Ansys Zemax OpticStudio®可使用的Ray数据文件以以下的文件名表示。
2026-07-09 09:36 reading:376
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