保險(xiǎn)絲/熔斷器、繼電器在新能源汽車的安全中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，但特斯拉通過對(duì)整車電子電氣架構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，決定取消保險(xiǎn)絲、繼電器。隨之，車載高邊開關(guān)芯片作為一種集成了保護(hù)功能的半導(dǎo)體開關(guān)，迎來了樂觀的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)。高邊開關(guān)也叫高邊驅(qū)動(dòng)（HSD），位于電源和負(fù)載之間，主要作用是調(diào)整功率、驅(qū)動(dòng)負(fù)載。與高邊開關(guān)相對(duì)應(yīng)的還有低邊開關(guān)，也就是低邊驅(qū)動(dòng)（LSD），位于負(fù)載和地之間，設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于電路簡(jiǎn)化和控制成本的情況。
在汽車的應(yīng)用中，由于新能源汽車的工作電壓通常比傳統(tǒng)汽車高得多，因此高邊開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用變得更加重要。數(shù)據(jù)顯示，平均每輛傳統(tǒng)燃油車大約需要35顆高邊驅(qū)動(dòng)芯片，而新能源汽車增加至75顆。茂睿芯的資料顯示，單臺(tái)汽車的高邊開關(guān)用量達(dá)到100個(gè)通道，分布于導(dǎo)通電阻10mΩ~100mΩ。
但高邊開關(guān)芯片工藝復(fù)雜，單芯片集成了驅(qū)動(dòng)+Mos+電流檢測(cè)+熱保護(hù)+電壓保護(hù)+EMC+各種診斷，對(duì)導(dǎo)通電阻、可靠性、高控制精度等各方面都有著高要求。其中導(dǎo)通電阻的數(shù)值關(guān)系到導(dǎo)通損耗，還會(huì)隨著MOSFET溫度升高而增大。因此，盡管高邊開關(guān)已有十幾年的歷史，還是由ST、英飛凌、TI、NXP等國際廠商占據(jù)主要的市場(chǎng)份額。國際廠商在工藝上具備相對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，例如ST的BCD工藝，具備高集成度、低功耗等優(yōu)勢(shì)。
不過，隨著國內(nèi)新能源汽車市場(chǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)多家國內(nèi)廠商投入到高邊開關(guān)的研發(fā)中。目前已有多家廠商推出了新品。2023年12月，茂睿芯推出采用單晶技術(shù)的雙通道30mΩ級(jí)別智能高邊開關(guān) MSD1820-Q1，且是國內(nèi)首款采用單晶技術(shù)成功開發(fā)的RDS(ON)≤30mΩ的高邊智能開關(guān)。
一般而言，RDS(ON)越小，導(dǎo)通損耗也會(huì)越小、效率越高，工作溫升則越低，也意味著能夠提升整車的續(xù)航水平。希荻微在今年5月官宣推出80mΩ Rds(on)帶電流檢測(cè)模擬反饋的汽車級(jí)單通道高邊開關(guān)芯片HL8518，休眠功耗小于1uA。在工藝上，結(jié)合自研的特殊工藝制程和業(yè)界先進(jìn)的封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通阻抗僅為80mΩ穩(wěn)先微在今年3月推出了智能高邊開關(guān)WS7系列，在電熱絲加熱、電力傳輸和功率傳輸上具備優(yōu)勢(shì)。
另外，根據(jù)其高邊開關(guān)產(chǎn)品路線圖可以看到，穩(wěn)先微還推出了四通道140mΩ智能高邊開關(guān)WSQ7140AD，用于通過3V和5V驅(qū)動(dòng)12V汽車驅(qū)動(dòng)接地負(fù)載應(yīng)用，工作電壓為4.5-28V，最大電源電壓為38V。
圖：穩(wěn)先微高邊開關(guān)產(chǎn)品路線圖帝奧微也在2023年12月發(fā)布了四通道120mΩ的智能高邊開關(guān)DIA74H120，在出色的短路、過流和過熱保護(hù)方面有著優(yōu)秀的性能，可用于BMS系統(tǒng)中高壓繼電器的高低邊控制、攝像頭的POC供電等場(chǎng)景。上述幾家廠商的產(chǎn)品都具備高精度的電流檢測(cè)功能。
穩(wěn)先微的WSQ7140AD可以通過高精度比例負(fù)載電流檢測(cè)及時(shí)識(shí)別線路中的過載和短路，其電流檢測(cè)功能還能確保實(shí)現(xiàn)負(fù)載開路故障和輸出短路到電池故障的區(qū)分，做到故障預(yù)防。茂睿芯的MSD1820-Q1具備3%以內(nèi)的電流匯報(bào)精度，60A過流保護(hù)閾值、2μs過流保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。
