基礎知識之半導體開(kāi)關(guān)

IPD是 Intelligent Power Device 的縮寫(xiě)，是指內置保護電路，可吸收感性負載等的能量的高性能半導體電源開(kāi)關(guān)。 根據地區的不同，也被稱(chēng)為IPS（Intelligent Power switch）、智能開(kāi)關(guān)（Smart switch）、高邊/低邊開(kāi)關(guān)（Hi-side/Lo-side　switch）等。

說(shuō)起半導體開(kāi)關(guān)，一般最先想到的是MOSFET。 如果將MOSFET單獨用作開(kāi)關(guān)，按照電路的結構，當負載短路時(shí)，MOSFET本身也會(huì )發(fā)生故障。 IPD內置過(guò)電流和過(guò)熱保護電路、吸收感性負載能量的電路，在短路等異常狀態(tài)下也能保持開(kāi)關(guān)的功能，不會(huì )受到破壞。

保險絲是控制電流防止其過(guò)大的部件。 產(chǎn)生過(guò)電流時(shí)，機械保險絲會(huì )熔斷以阻斷電流。因此需要更換才能恢復通電。 將IPD用作半導體保險絲，可以檢測過(guò)電流等異常并切斷電流。還具備將異常通知MCU等的功能，有助于分析原因。作為自動(dòng)恢復型產(chǎn)品，也無(wú)需進(jìn)行更換。

繼電器是根據外部信號對電路進(jìn)行ON/OFF切換的部件。 機械繼電器有機械式接點(diǎn)，在壽命和可靠性上存在隱憂(yōu)。而且切換時(shí)會(huì )產(chǎn)生機械音。 作為半導體繼電器的IPD沒(méi)有機械式接點(diǎn)，與機械繼電器相比，可實(shí)現高壽命、高可靠性、靜音。而且封裝更小、更輕，還支持回流焊貼裝。除了進(jìn)行ON/OFF切換的繼電器功能之外，還能通過(guò)檢測過(guò)電流進(jìn)行保護。

相對于外部負載，將半導體開(kāi)關(guān)配置在上側電路（電源側）的叫作高邊驅動(dòng)，配置在下側電路（GND側）的叫作低邊驅動(dòng)。

相對于外部負載，IPD有適用于上側電路的高邊開(kāi)關(guān)和適用于下側電路的低邊開(kāi)關(guān)，各種配置有各自適用的電路設計。 如下圖左側所示，對于電源電壓固定且配置了各種負載的電路，例如在汽車(chē)等電池固定電壓、車(chē)身GND接地的環(huán)境下，輸出容易發(fā)生短路，檢測異常狀態(tài)適合使用容易進(jìn)行接地檢測的高邊開(kāi)關(guān)。 如下圖右側所示，負載配置在各種電源電壓下的電路則適合使用低邊開(kāi)關(guān)。低邊開(kāi)關(guān)是MOSFET的源極GND接地，通過(guò)向柵極施加輸入電壓動(dòng)作。其控制與單獨使用MOSFET相同，容易從單獨使用MOSFET進(jìn)行替換。