智慧 MOSFET 切換器如何取代汽車保險絲和繼電器

作者：分離產品行銷經理 Shane Timmons

汽車業正從內燃機 (ICE) 快速轉型為純電動車或油電混合車。於此同時，駕駛輔助系統 (ADAS) 和需要更多感測器的自動功能日漸普及。此外還有一個趨勢是採用更多電子控制單元 (ECU) 取代原本的系統，從而減輕重量，提高效率。

綜合以上觀察，這些趨勢使得汽車需具備更高的電力供應以驅動這些新的負載，以及更強的運算效能以即時處理資料。

這也意味著需要改變汽車的電子架構，尤其是配電與管理系統。在這一方面，高度整合的區域架構 (Zonal Architecture) 正變得越來越流行。在這些分散式電力系統中，區域控制器充當汽車特定實體子系統中的電源和資料連接中樞。

與之相關一個變化是配電單元取代傳統繼電器箱。配電單元使用可靠的高電流切換器 (以 FET 或 MOSFET 半導體為基礎) 來驅動汽車的電力負載。

這些半導體替代品又稱為智慧保險絲，具備多項優點。首先，它們的能源效率比傳統的繼電器和保險絲高，並且憑藉內建的保護和診斷功能，本質上更可靠。可靠意味著更安全，因為智慧保險絲能更快地限制電壓和電流，而沒有傳統保險絲的過熱問題。

智慧保險絲對於電動車尤其重要，當電池到達臨界點時，智慧保險絲可暫停高功率功能，例如加熱座椅。

智慧保險絲使用的半導體切換器比繼電器小很多，可為汽車節省寶貴的空間和重量，並減少所需的印刷電路板 (PCB) 面積。智慧保險絲提供實用功能，例如啟動時限制湧浪電流和斷電時處理放電，從而提升效能與耐用度。智慧保險絲也非常適合區域架構，透過區域控制器便可在每個區域內集中管理智慧保險絲。

對於高功率汽車產品應用而言，MOSFET 品質可靠且切換迅速，是一個好選擇。為了回應 MOSFET 元件需求，Diodes 公司最近推出了六款符合汽車規格* 的單通道和雙通道高側 IntelliFET^®。這些產品更小、更可靠，可取代繼電器、保險絲和分離元件，也可作為現有類似半導體元件的替代方案或第二來源。

雙通道的 ZXMS82xxxS14PQ和單通道的 ZXMS81xxxSPQ系列元件尺寸小、功率高，同時具有精密的保護與診斷功能。這些元件非常適合用於驅動 12V 汽車負載，包括車身控制與照明系統中的 LED、燈泡、致動器與馬達等。

為了提高可靠性，ZXMS8 系列包含板載電路可提供短路保護、管理湧浪電流以及防止出現負載突降等過電壓情況。此系列元件也具備可自動重新啟動的防過熱功能和靜電放電 (ESD) 保護。此外，還可輕易實現接地失效和反極性保護功能。

板載的診斷功能可偵測故障狀況和自我保護事件，包括開路負載、過載和過熱關機。

ZXMS8 系列元件符合 AEC-Q100 汽車標準，採用 SO-14EP (雙通道) 和 SO-8EP (單通道) 封裝。這些元件高效率、可靠且尺寸更小，可取代繼電器、保險絲和分離電路，有效協助設計人員應對現今汽車不斷增加的電力供應需求。

符合汽車規格 - 通過 AEC 認證，在支援 PPAP 文件的 IATF 16949 認證設施中製造。

所有商標均為個別持有人的財產。