技术干货丨使用瑞萨REXFET MOSFET降低RDS(on)

Release time:2025-12-31
author:AMEYA360
source:瑞萨
reading:1074

  用于大电流应用的MOSFET的核心技术挑战在于,在保持优异开关性能的同时,实现低导通电阻。随着现代电源采用基于PWM的系统和更高的开关频率,最大限度地减少导通损耗和开关损耗变得至关重要。

  为应对这一挑战,瑞萨电子的REXFET-1工艺采用分离栅结构,并在此前专注于P柱实现的ANM1/ANM2超结技术基础上进一步提升,以实现:

  • RON指数改善至0.24(与前几代的0.36相比)

  • 超低导通电阻,可降低导通损耗并降低散热

  • 以小型封装实现高功率密度

  • 降低栅极电荷(QG)和栅极电容,优化开关特性

  结合多线键合(multi-wire)和夹片键合(clip bonding)等先进封装技术,REXFET-1器件在实现低导通电阻和高速开关的同时,满足严格的汽车可靠性标准。

  此外,我们采用融合多年经验的坚固设计,确保产品具有高度可靠性和耐用性,使设计人员能够放心使用。我们专门为电池管理系统(BMS)和电机应用设计了80V至150V的REXFET-1系列产品。

技术干货丨使用瑞萨REXFET MOSFET降低RDS(on)

瑞萨电子MOSFET技术的发展

  REXFET-1平台的开发是瑞萨电子在推进功率MOSFET技术方面悠久历史的一部分。从1979年日立推出首款垂直型MOSFET开始,瑞萨电子始终引领行业创新,包括在2003年推出首款用于英特尔芯片组的DrMOS。在接下来的几十年中,超结技术、用于智能手机的倒装芯片封装以及铜夹结构等创新进一步提升了效率和功率密度。

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瑞萨电子功率MOSFET的发展历程

  REXFET-1系统级性能

  BLDC电机控制在工业和汽车应用中都非常普遍。为了验证REXFET-1在实际应用中的性能,瑞萨电子在BLDC电机驱动系统中评估了采用TOLL封装的100V和150V产品。我们还将REXFET-1 100V RBA300N10EANS-3UA02(工规版RBE015N10R1SZQ4)和150V RBA190N15YANS-3UA04(工规版RBE039N15R1SZQ4)的性能与市场上的主要器件进行了性能对比。

  REXFET-1与竞品器件在最高60A条件下进行了测试,并比较了平均结温。在10kHz和20kHz开关频率下,结温结果保持与最佳竞品器件相当的水平。

  REXFET-1器件在相同系统条件下表现出较低的电压振荡和尖峰。在电机控制应用中,较高的振荡和电压尖峰可能导致系统可靠性问题,并产生较高的电磁干扰(EMI)。REXFET-1器件始终表现出具有竞争力的效率、热稳定性和抗EMI能力。

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100V REXFET-1导通波形比较

  我们丰富的REXFET-1产品组合代表了功率MOSFET技术的重大进步。凭借分离栅晶圆工艺和先进的封装技术,REXFET-1器件能够实现:

  •与前几代沟槽工艺相比,RSP降低30%

  •卓越的导通损耗与开关损耗平衡

  •丰富的封装选项(3x3、5x6、TOLL、TOLG、TOLT),以满足多样化的系统需求。

  这些创新使设计人员能够在电机驱动、BMS以及其他要求苛刻的应用中实现更高的效率、更大的功率密度和更高的系统可靠性。


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瑞萨|当今智能电表技术所面临的核心问题
  如果您正在开发智能电表,那么您可能早已听过这个颠覆整个市场的问题:  “你们的电表是否能够识别正在运行的电器、检测篡改行为并且不依靠云端即可独立运行?”  事实上,准确计量能耗已不足以满足当今需求。如今,公用事业公司和能源供应商希望智能电表能够在现有的硬件平台和紧张的部署时间等限制条件下,提供切实可行的洞察信息,保证数据完整性,并提升用户参与度。随着市场对数据洞察的需求日益迫切,采购周期不断缩短,客户的期望值持续攀升,产品差异化正变得比以往任何时候都更加重要。真正的挑战已不再是如何准确计量能耗,而是如何将计量结果转化为能够赢得业务的智能功能。  为何智能电表的智能功能如此重要  对于公用事业公司、能源服务提供商和原始设备制造商(OEM)来说,这一转变已经显而易见。客户希望在控制成本和复杂度的前提下,获得更多的洞察信息、更可靠的产品和更高的价值。  实际上,先进的智能电表平台通常集成了三项核心能力:  精准计量电压、电流、功率和能耗  嵌入式智能功能,如用于负载分解的非侵入式负载监测(NILM)  用于检测篡改行为的集成式安全特性  这三种能力共同作用,将智能电表从单纯的计量设备转化成了一个能实现收益保障、运行效率和有效用户参与的智能化平台。  从计量到洞察  借助NILM和防篡改分析的组合,智能电表能够利用所收集到的数据创造更多价值。  NILM可从汇总信号中提取电器级洞察,而防篡改分析可以识别各种异常情况,如磁场干扰、反向接线或异常能耗模式。两者相结合,可实现以下电表功能:  揭示能源的使用方式  验证数据是否可信  无需额外的传感器即可生成切实可行的洞察信息  因此,通过一个平台同时实现客户洞察和收益保障就成为了现代部署的关键要求。  实际应用  此类统一平台的应用场景覆盖了不同类型的智能电表,包括:  智能家居和多户住宅建筑:在住宅环境中,智能电表不止于计费功能,还能提供富有意义的能耗洞察(例如:使用现有数据识别正在运行的电器、提供切实可行的能耗指导以及提升用户对能源应用的参与度),而这一切都无需额外部署传感器或增加安装复杂度。  公用事业智能电表:一个平台,双重价值。公用事业公司常常面临着一个困境,他们需要消费者能耗洞察信息和可靠的收益保障,而预算却仅允许部署一个平台。通过将NILM与防篡改技术相结合,一个平台即可同时满足这两个目标,并实现:  从汇总信号中进行电器与负载分解  检测篡改场景,如磁场攻击或旁路篡改行为  通过更准确的报警和更少的误报改善现场运维  其结果是运维效率更高,问题能够及早发现并得到快速解决。  工业与商业能源监测:在商业和工业环境中,关注点转向了可靠性和效率。智能计量技术可识别设备使用模式,检测性能退化的早期迹象,并支持混合负载应用中的能源优化。这有助于减少不必要的维修服务,并充分降低意外停机的风险。  为何选择瑞萨电子智能计量方案  如何在受限的系统中实现这种级别的智能功能,是许多团队面临的难题。  瑞萨电子通过将嵌入式处理、传感、安全、边缘人工智能(AI)和开发工具整合在了一个为真实智能计量应用场景而设计的统一平台中,成功解决了这些难题。  其核心在于RA2A2 MCU,这是一款超低功耗通用型微控制器,搭载Arm® Cortex®-M23内核,经专门优化后,可在严格的存储器和能耗限制条件下实现高效的边缘处理。  经过边缘优化的AI推理  这种方案的关键优势在于,所有智能功能均直接在边缘运行,不依赖于云连接,同时可确保稳定的性能和数据隐私。它使得智能电表即使是在电网异常或连接中断时仍可稳定运行,并可实现:  实时负载监测  确定性的性能表现  强大的数据隐私保护  瑞萨电子的AI模型专门针对受限环境进行了优化,能够在不增加系统成本的前提下保持高效率,同时能够在有限的内存内运行并维持强大的性能。  RA2A2 MCU的性能示例:  加速产品上市的开发工具  大多数AI开发周期都遵循着相同的节奏:收集数据、商讨特性、训练、过拟合、重新训练、反复循环,与此同时项目截止日期则在不断迫近。瑞萨电子的Reality AI Tools®通过以下方式简化智能电表开发:  快速探查数据和提取特征  自动生成与优化模型  无缝部署至瑞萨电子的器件中  这意味着,您的团队无需再疲于应付模型流程,而是可以专注于真正实现产品差异化的核心工作,例如:能够在现场始终保持稳定的篡改检测准确率、终端客户真正在意的能耗洞察信息以及让公用事业公司认同“这就是为我们量身打造的方案”的独特性。  从智能电表到能源智能  智能电表的发展不再局限于计量本身,而是致力于提供可操作的能源智能功能。  借助边缘AI和嵌入式分析,智能电表能够:  减少能源浪费  提升电网效率  提供新的增值服务  这为整个生态系统创造了价值,从公用事业公司和运营商到终端用户,他们都能够更清晰地了解自己的能源消耗情况。  了解这种方案如何适用于您的应用场景  如果您的发展路线图涵盖了将智能功能添加到智能电表平台中,那么现在正是推进的时机。  通过将NILM、防篡改分析、边缘AI和可扩展硬件相结合,瑞萨电子提供了一条从概念到部署的切实路径,使您能够:  无需额外硬件即可提供电器级洞察  准确检测篡改行为并减少误报  将电表转变为可保障收益的差异化平台
2026-07-14 13:10 reading:151
瑞萨丨AI加持,为储能安全构筑“智慧防线”
  2026年7月1日-7月3日,慕尼黑上海电子展于上海新国际博览中心盛大举办。展会同期,十余场行业高峰论坛轮番开讲,紧扣热门赛道发展趋势,为参会同仁带来集硬核技术与前沿洞察于一体的行业盛会。  瑞萨电子受邀出席多场主题论坛并发表技术演讲,围绕储能、汽车电子、端侧智能等领域分享前沿成果与落地实践。本篇为系列演讲内容的首篇,聚焦2026年创新储能技术论坛的精彩分享。  创新储能技术论坛  基于瑞萨电子AI工具链实现拉弧检测  在由电子发烧友网和慕尼黑上海电子展联合举办的2026年创新储能技术论坛上,瑞萨电子嵌入式处理器事业部高级系统架构师苏勇发表了题为《物理AI应用实践:基于瑞萨电子AI工具链实现拉弧检测》的精彩演讲,演示了一套从数据采集、模型训练到嵌入式部署的端到端拉弧检测方案。  瑞萨电子嵌入式处理器事业部高级系统架构师 苏勇  电子拉弧是电流击穿空气形成的持续火花放电现象,其产生的局部高温和电离效应是引发电气火灾的重大隐患。在光伏、储能、家电以及工业设备中,预先检测拉弧信号并采取保护措施至关重要。传统的检测方案,如电流比值法、波形分析法等,严重依赖设计人员的信号分析专业背景,且准确率通常仅在50%左右,难以满足日益增长的安全需求。相比之下,基于AI模型的方案开发流程更简单,检测准确率可高达95%。  苏勇介绍道,瑞萨搭建了一个AFCI拉弧检测仿真系统,其基于搭载AI的RA6M5 AFCI开发板实现。在数据采集时,拉弧检测电路板变身数据采集卡,配合上位机工具和电路板的固件,实现以指定ADC采样率采集数据,并通过USB将数据传递到电脑保存成样本文件,为后续模型训练做准备。数据准备就绪后,借助Reality AI Tools生成AI模型,并通过混淆矩阵评估模型准确度。模型训练完成后,Reality AI Tools可直接导出适用于目标嵌入式平台的C语言源码库。开发者能轻松地将其集成到RA6M5的嵌入式工程中,通过调用简单的API即可实现实时推理与响应。  经实测,单次推理加消抖处理仅耗时4.3 ms,最终固件占用Flash约16 KB、RAM约32.5 KB,充分验证了AI模型在资源受限的边缘设备上的可行性与高效性。  从数据采集、模型训练到边缘部署的全链路方案,为储能安全检测提供了更高效的解题思路。依托完整的嵌入式产品生态与成熟的AI工具能力,瑞萨将持续推动物理AI在更多工业与汽车场景落地,为客户创造更高的技术价值。
2026-07-10 10:23 reading:237
瑞萨电子2026 Capital Market Day——Secular Growth Areas(核心增长领域)系列详解(一)
  6月25日,瑞萨电子2026 Capital Market Day成功举办。公司管理团队全面分享了业务与财务近况及中长期发展战略,明确了以AI为核心主线的增长路径,深度阐释了三大核心增长领域,清晰展现出与AI产业演进高度契合的全链路业务布局。  为全面介绍瑞萨的业务布局与增长规划,我们将推出系列文章进行深度解读,作为系列文章的开篇,首先为大家解读AI Infra&Compute(AI 基础设施与运算)为AI赋能。  Hidetoshi Shibata(柴田 英利), CEO,将瑞萨AI驱动的增长战略比作三级火箭模式:  这三个阶段分别对应公司的Secular Growth Areas(核心增长领域),即AI Infra&Compute(AI 基础设施与运算)、Physical AI/Software-Defined Vehicle(物理 AI/软件定义汽车,缩写SDV)以及Intelligence at the Edge(边缘智能)。  Zaher Baidas现场演讲视频  Zaher Baidas, Senior Vice President and General Manager of Power,深入阐释了作为“火箭”增长战略第一阶段的AI 基础设施与运算业务。他重点介绍了瑞萨从电网到核心的全维度电源产品组合——该组合专为满足AI领域日益增长的电力需求而打造,其核心布局包括:  数字电源方案,提供下一代数据中心所需的高功率密度与热效率  存储器接口产品,最大化运算效率,突破数据传输瓶颈  应用于控制平面功能的微控制器(MCU),搭配模拟解决方案,拓展瑞萨在AI 基础设施与运算领域的业务覆盖  上述布局使瑞萨能够在设计早期阶段就精准洞察系统级挑战,从而推出领先于客户需求的解决方案。同时,瑞萨正通过Renesas 365开发平台,让更多用户能够便捷地使用其工具。
2026-07-09 11:10 reading:262
瑞萨丨符合CSA Aliro标准:打造高安全、低功耗中端智能锁方案
  面对智能门禁领域长期存在的生态碎片化与互操作性挑战,2026年,连接标准联盟(CSA)发布的Aliro 1.0规范,定义了基于NFC、蓝牙和UWB的统一安全门禁标准,并获多家主流钱包生态支持。在此背景下,瑞萨电子推出符合Aliro 1.0标准的低功耗中端智能锁方案,支持Matter连接并集成边缘AI人脸识别技术,能够为用户提供跨平台、高安全且便捷的无钥匙门禁体验,加速推动智能门锁行业的标准化进程。  瑞萨中端智能锁方案概览  瑞萨中端智能锁方案以RA4M3/RA4L1 MCU为核心,支持NFC轻触、蓝牙、Wi-Fi连接,并可选超宽带(UWB)以及LTE等多种访问方式。系统可由一次性主电池或锂离子电池供电,后者支持NFC无线充电,并可由安装在门柱/门框中的外部交、直流电源供电。  RA4M3基于支持TrustZone的高性能Arm® Cortex®-M33内核,与片内Secure Crypto Engine(SCE)配合使用,可实现芯片级安全防护。RA4M3 MCU采用高效的40nm工艺,适用于物联网应用的需求,具备大容量RAM和低功耗特性,从闪存运行CoreMark算法时功耗低至119µA/MHz。在软件生态方面,RA4M3由基于FreeRTOS的灵活配置软件包提供支持,不仅易于开发,还能灵活扩展以兼容其他实时操作系统和中间件。  瑞萨RA4L1是一款基于Arm Cortex-M33内核的低功耗32位MCU,凭借TrustZone技术与低至1.65µA的待机电流,实现了性能与能效的理想平衡。它集成了段码LCD驱动、高级安全引擎以及CAN FD、USB 2.0等丰富接口,可满足智能家居应用的需求。  图1:中端智能锁系统框图  在NFC通信上,瑞萨选用的PTX105R是一款适用于小型物联网场景的NFC控制器。其采用独特的正弦波架构,与传统的方波NFC控制器相比,具有卓越的灵敏度、精确的数字波束成形技术。不仅降低了BOM成本,更实现了极佳的互操作性,同时简化了FCC认证过程。  面对蓝牙模块的需求,瑞萨选用了符合蓝牙5.3标准的超低功耗SoC——DA14535,其集成2.4GHz收发器与Arm Cortex-M0+内核,具备64kB RAM和12kB OTP存储器。凭借高集成度,用户仅需少量外部元件即可搭建完整系统,大幅降低BOM成本,适用于工业、互联健康及物联网等广泛应用场景。  在Wi-Fi模块的选型上,方案采用DA16200 SoC,其具有极低的功耗,能够在持续在线的状态下,提供一年以上的电池续航能力。该芯片还具有强大的物联网安全性,包括WPA3和TLS,可用于Wi-Fi和更高堆栈层的身份验证和加密。此外,DA16200是完全卸载的器件,可独立运行Wi-Fi和TCP/IP网络堆栈及应用代码,无需额外搭配外部MCU,极大简化了硬件设计并有效降低了系统成本。  在电机驱动方面,瑞萨采用集成双H桥/四路半桥功能的SLG47105可编程混合信号IC,该芯片采用2mm×3mm微型QFN封装,能够以高达13.2V的电压驱动不同负载;并且其先进的PWM宏单元能够以不同的频率和占空比精准驱动各类电机。  此外,瑞萨也为智能锁提供相应的NFC充电设计,包括通用的NFC无线充电器方案和PTX30W单芯片NFC接收器,进一步解决了无源或低功耗场景下的便捷取电问题。  在安全防护层面,瑞萨智能锁方案还配备了IPS2550位置传感器,提供可选的门锁反馈功能,通过精准的位置感知,能够增强安全性并带来更安心的使用体验。  不仅如此,瑞萨还为中端智能锁方案提供一个可扩展的版本,其可选配带用户按键的OLED显示屏,支持更高分辨率、带电容式触控键盘的TFT LCD显示屏,以满足多种人机界面(HMI)和功能需求。  图2:具备扩展功能的中端智能锁方框图  可扩展的中端智能锁方案以RA8E2 MCU为核心。该MCU基于集成Helium与TrustZone®技术的Arm® Cortex®-M85(CM85)内核,能够在480MHz频率下实现超过3000 CoreMark分数的突破性性能。此外,RA8E2还集成大容量存储器,以及优化的外设集,包括带并行RGB接口的图形TFT-LCD控制器、2D绘图引擎和多个外部存储器接口,能够满足价格敏感型图形应用的需求。  瑞萨电子致力于携手合作伙伴,共同构建一个开放、安全、智能的互联世界。此次的中端智能锁方案为开发者提供了一个从芯片选型到系统搭建的技术路径,可以助力设备制造商快速进入统一、安全的门禁市场。
2026-07-03 09:47 reading:324
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