Wysokoprądowe przełączniki IPD do elektroniki motoryzacyjnej

Renesas Electronics dodaje do oferty 6 nowych przełączników półprzewodnikowych IPD (intelligent power device) do samochodowych sterowników ECU, charakteryzujących się wielokrotnie większą niezawodnością od stosowanych wcześniej przekaźników mechanicznych. Oprócz tranzystorów MOSFET zawierają one zespół funkcji zabezpieczających i diagnostycznych.

Dotychczas w sterownikach ECU korzystano z przekaźników mechanicznych, których w całym pojeździe było około 100. Przejście do przełączników półprzewodnikowych zaczęło się od systemów oświetleniowych, a później były one instalowane także w innych podsystemach, np. sterowania silnikiem i elementami grzewczymi, co spowodowało wzrost popytu na przełączniki o dużej niezawodności. Najnowsze regulacje wprowadzane w Japonii i innych krajach wymusiły zintensyfikowanie prac mających na celu obniżenie zużycia paliwa. W wyniku tego producenci poszukują sposobów na obniżenie masy pojazdów, w tym również samych sterowników ECU oraz zapewnienia bardziej energooszczędnej pracy.

Jedną z przeszkód jest konieczność takiego układania wiązek kablowych, które ma umożliwić łatwą wymianę uszkodzonych przekaźników w skrzynkach elektrycznych. Rozwiązaniem jest tu zastąpienie przekaźników mechanicznych przełącznikami półprzewodnikowymi o większej niezawodności, wyposażonymi w wewnętrzne obwody zabezpieczające i diagnostyczne. Muszą to być przełączniki zdolne do przewodzenia dużych prądów, a równocześnie charakteryzujące się małymi gabarytami. Tego typu przełączniki, wyróżniające się dużą obciążalnością, małą rezystancją przewodzenia i dużym napięciem przebicia oferuje firma Renesas.

Dzięki zastosowaniu nowego procesu produkcyjnego o rozmiarach komórki 2 mm, przełączniki nowej rodziny HOpe, których jednym z przykładów jest model RAJ280002, charakteryzują się rezystancją RON wynoszącą już od 1,6 mW @ +25°C. Wytrzymują do 100 milionów przełączeń bez degradacji parametrów, a więc 10-krotnie więcej niż w przypadku typowych przekaźników mechanicznych. Pracują poprawnie nawet przy chwilowym obniżeniu się napięcia zasilającego do 3,2 V, np. podczas rozruchu silnika, zachowując katalogową wartość RON. Zawierają funkcje diagnostyczne i obwód pomiaru prądu wyjściowego, mogące informować system o niewłaściwych parametrach pracy.

Model RAJ280002 pracuje z napięciem zasilania do 28 V, przy czym jest odporny na przepięcia do 40 V. Może przewodzić prądy o natężeniu do 40 A. Jest produkowany w 7-wyprowadzeniowej obudowie TO-263. W odróżnieniu od wcześniejszych przełączników odpornych na impulsy energetyczne (EAS) do 260 mJ, wytrzymuje impulsy wielokrotnie większe (do 1700 mJ), co pozwala na rozszerzenie zakresu zastosowań na obwody wysokoprądowe bez konieczności stosowania dodatkowych elementów zabezpieczających w postaci np. diod regeneracyjnych.

Nowe przełączniki IPD są obecnie dostępne w wersjach próbnych, a rozpoczęcie ich masowej produkcji przewidziano na początek 2017 roku.