電源逆接続保護と過電圧保護機能を備えた理想ダイオードコントローラー

～車載機器の低電力損失化と小型化に貢献～
これは、電源逆接続保護と過電圧保護機能を備えた理想ダイオードコントローラーの画像です。

当社は、車載システムにおける安全な電源制御を実現し、設計の柔軟性と省スペース化に貢献する理想ダイオード[注1]コントローラー「TPD7110F」を製品化しました。

近年、車載ECU (Electronic Control Unit) は高機能化が進み、それに伴い消費電流も増加しています。従来、電源の逆接続保護や負荷側からの逆電流遮断にはダイオードが用いられてきましたが、消費電流の増加によりダイオードの大型化や放熱対策が必要となり、機器の小型化を妨げる要因となっています。このような背景から、電源ラインにおける導通時の電力損失を低減することで発熱を抑え、小型化にも貢献できる理想ダイオードへの需要が高まっています。
また、車載機器に関しては、安全設計上、冗長構成[注2]の導入が求められています。これを受けて、電源システムでも冗長化の流れが加速しており、冗長電源システムにおいても理想ダイオードコントローラーの重要性が高まっています。

こうしたニーズに応えるため、本製品はチャージポンプ回路内蔵 (コンデンサー内蔵) により、NチャネルMOSFETと組み合わせることで、低損失な理想ダイオードを構成できます。また、電源の逆接続保護機能や負荷側からの逆電流遮断機能に加え、過電圧保護機能も搭載しています。本製品を複数使用することで冗長電源システムの構築が可能です。さらに、バック・トゥ・バック接続のMOSFETと組み合わせることで、ロードスイッチとしてのON/OFF制御も実現できます。

さらに、低消費電流設計により、100µA (typ.) の動作時消費電流を実現しています。また、スタンバイ時の消費電流も2µA (typ.) であり、バッテリー消費を抑えることができます。これにより、システム全体の効率化と環境負荷の低減に貢献します。

また、当社独自の小型パッケージ「PS-8」を採用しており、低オン抵抗のNチャネルMOSFETと組み合わせて理想ダイオードを実現することで、さまざまな機器における電力損失低減と小型化に貢献します。

当社は今後も、低損失化・小型化・高信頼性を実現する製品のラインアップを拡充し、安全で持続可能なモビリティー社会の発展に貢献します。

図 1. 理想ダイオード
図 1. 理想ダイオード
図 2. ロードスイッチおよび理想ダイオード
図 2. ロードスイッチおよび理想ダイオード

[注1] 理想ダイオードとは、従来のダイオード (整流素子) と同じように一方向にだけ電流を流す機能を持ちながら、「理想的」な特性を目指した回路またはデバイスです。
[注2] 冗長構成とは、自動運転車の安全性を確保するために、制御系やセンサー系などの重要なシステムを2重化・多重化する設計方針を指します。

新製品の主な特長

  1. 電源逆接続保護機能搭載
  2. 過電圧保護機能搭載
  3. バッテリー負荷を最小限に抑える低消費電流設計
    動作時消費電流=100µA (typ.)／スタンバイ時消費電流=2µA (typ.)
  4. 高密度実装に対応した小型パッケージPS-8

特長の解説

1. 電源逆接続保護機能搭載

車載システムでは、バッテリーや電源ラインの接続ミスが発生することがあります。本製品は逆接続保護回路を内蔵しており、電源逆接続時にはNチャネルMOSFETをOFFにすることで、誤って電源の極性を逆に接続した場合でも、回路や機器を損傷から守ることができます。

2. 過電圧保護機能搭載

電圧サージの発生等によってバッテリー電圧が過電圧状態になった際に、本製品はNチャネルMOSFETをOFFにします。これによって負荷側の機器が過電圧によって損傷することを防ぐことが可能です[注3]。バッテリー電圧が正常値に戻ると再びNチャネルMOSFETをONにします。

[注3] MOSFETをバック・トゥ・バック接続してご使用の場合

図 3. 過電圧保護 (および低電圧保護)　動作イメージ

VOVH : 過電圧検出電圧、VOVL : 過電圧解除電圧、VOVHYS : 過電圧検出ヒステリシス
VUVL : 低電圧検出電圧、VUVH : 低電圧解除電圧、VUVHYS : 低電圧検出ヒステリシス
VGS : GATE/SOURCE端子間電圧、VGS(1) : ハイレベル出力電圧(1) 、VGS(3) : ハイレベル出力電圧(3)

図 3. 過電圧保護 (および低電圧保護)　動作イメージ

3. バッテリー負荷を最小限に抑える低消費電流設計
    動作時消費電流=100µA (typ.)／スタンバイ時消費電流=2µA (typ.)

図 4. TPD7110F 消費電流特性
図 4. TPD7110F 消費電流特性

本製品は低消費電流設計により、チャージポンプ用コンデンサーを内蔵する製品としては非常に小さい100µA (typ.) の動作時消費電流を実現しています。 また、スタンバイ時の消費電流もわずか2µA (typ.) であり、無駄なバッテリー消費を抑えることができます。これにより、システム全体の効率化と環境負荷の低減に貢献します。

4. 高密度実装に対応した小型パッケージPS-8

図 5. MSOP-8 / PS-8パッケージの比較
図 5. MSOP-8 / PS-8パッケージの比較

本製品は、当社独自の小型パッケージPS-8 (SON8-P) を採用しています。実装しやすいリードタイプでありながら、外形寸法は2.9mm×2.8mm×0.8mmと非常に小さく、一般的な小型SOPパッケージであるMSOP-8と比較しても、実装面積は約55％に抑えられます。
また、前述のとおり本製品はチャージポンプ回路内蔵 (コンデンサー内蔵) しているため、外付けコンデンサーが必要な他の製品と比べて大幅な省スペース化を実現できます。

アプリケーション

  • ボディーコントロールモジュール (BCM)
  • バッテリーマネジメントシステム (BMS)
  • ヘッドアップディスプレー (HUD)

新製品の主な仕様

(特に規定しない限り、Ta=25°C)

品番 TPD7110F
パッケージ 名称 PS-8
サイズ (mm) 2.9×2.8
ピンピッチ (mm) 0.65
絶対最大定格 電源電圧 VDD(1) (V) -0.3～60
電源逆接続 VDD(2) (V) -32
入力電圧 (1) VIN (V) -0.3～6
入力電圧 (2) VSENSE (V) -0.3～60
入力電圧 (3) VSOURCE (V) -0.3～60
出力電圧 VGATE (V) -0.3～60
出力ソース電流 IGS(-) (µA) 内部能力
出力シンク電流 IGS(+) (mA) 200
許容損失 PD (W) 0.99
動作温度 Topr (°C) -40～125
ジャンクション温度 Tj (°C) 150
保存温度 Tstg (°C) -55～150
動作範囲 動作電源電圧 VDD(opr) (V) Tj=-40～125°C 3～32
電気的特性 消費電流 IDD(ON1) (µA) VDD=12V、VIN=5V、
Tj=25°C		 Typ. 100
消費電流 IDD(OFF1) (µA) VDD=12V、VIN=0V、
Tj=25°C		 Typ. 2
保護機能 電源逆接続保護
逆電流遮断
過電圧保護
低電圧保護
在庫検索＆Web少量購入 Buy Online

車載ドライバーICページへ戻る

ご検討の方へ

技術的なお問い合わせ

お問い合わせ

お問い合わせ

よくあるお問い合わせ

FAQ

ご購入、サンプルに関するお問い合わせ

オンラインディストリビューター在庫検索＆Web少量購入

オンラインディストリビューターが保有する東芝製品の在庫照会および購入が行えるサービスです。

品番は3文字以上指定して下さい。

検索キーワード：

外部ウェブサイトについて
ここから先は、東芝デバイス＆ストレージ株式会社およびその関係会社（以下、総称して「当社」 といいます。）の販売代理店様のウェブサイト（以下、「第三者ウェブサイト」といいます。）になります。第三者ウェブサイトを通したお取引は、各販売代理店様が定める取引条件に従っていただくことになりますのでご了承ください。本ウェブサイトからリンクしている第三者ウェブサイトは、それらを運営する各販売代理店様がその責任において管理するものであり、当社の管理下にはありません。本ウェブサイトとリンクしている事実をもって、当社が第三者ウェブサイトの内容を推奨していることを意味するものではありません。また、当社は第三者ウェブサイトの内容及びそれを通したお取引についていかなる責任も負うものではありませんので、お客様ご自身の責任でご利用ください。

* 社名・商品名・サービス名などは、それぞれ各社が商標として使用している場合があります。
* 本資料に掲載されている情報 (製品の価格／仕様、サービスの内容及びお問い合わせ先など) は、発表日現在の情報です。予告なしに変更されることがありますので、あらかじめご了承ください。

別ウインドウにて開きます