高集成化电压监测IC在半导体、新能源汽车的实战方案

发布时间：2024-04-26 阅读量：922 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：在电动汽车上，存在很多高压电器设备，如逆变器、提供动力的高压动力电池以及相连接的一些高电压部件，这些组件在工作过程中需要处理高压电能，因此其安全性能的保障至关重要。为了保障新能源汽车的安全性能，高压系统的安全监测是必须的，如何借助小尺寸且易于系统集成的高可靠性单元实现精确测量，也成为众多工程师提出的创新性需求。

作为全球领先的半导体技术提供商，日清纺开创性推出了高压监测IC NJU7890，该IC可以检测出DC 1000V电压，且能够高精度输出。

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电压监测IC应用场景

1.半导体测试

事实上，无论是在电子系统设计中进行电压采样和功耗测试，还是在半导体自动化测试过程中控制和监测输入电压以保障测试的精确度，或是在实验室环境中利用数字电压测量单元确保实验结果的精确性和可重复性，高精度电压信号的采集在多领域多场景下已成为“刚需”。

以半导体自动化测试ATE流程为例，随着现代芯片尺寸的不断缩小和集成的晶体管数量的持续增加，芯片在负载运行时，电流通过众多晶体管导致的电压下降若在测试阶段未被及时发现，可能会给芯片带来一系列后续问题，例如信号完整性降低、时序噪声增加、功耗升高、性能衰减等。

利用ATE对单个或多个器件进行一系列测试，对产品质量的评估和确保良率至关重要。具体来说，需要对引脚电子（PE）生成激励待测物的信号并获得其反馈，因此需要提供精确的电压信号源；而精密测量单元（PMU）则驱动电流流入器件以测量电压，或施加电压以测量由此产生的电流，其生成的电压精度也是评价该测试设备性能的一个重要方面。因此，在ATE测试的多个流程中，电压的高精度测量是必需的步骤。

日清纺推出的电压监测IC-NJU7890可以检测出DC 1000V电压，且能够高精度输出，很好地满足了该行业的需求。

2.新能源汽车

在新能源汽车领域，高压监测模块可以用于监测电动车辆的充电状态和电池状态，为车主提供安全、高效的充电服务。

混合动力汽车和电动汽车等环保型新能源汽车上必不可少的逆变器和电池往往要求小型化和高性能化。其中，电压监测模块大多是由多个检测电阻和运算放大器等分立元件构成，因此产生了高压电路在ECU的占有面积增大，分立元件构成使得衰减精度恶化等问题。于是，新日本无线开发了这款单封装、内置高输入电阻且有高精度性能的NJU7890，配备NJU7890的电压监测模块可提高环保型新能源汽车的性能，实现小型化、轻量化。

NJU7890产品特点

1.　实现了1000V的高电压监测、±1％的高精度衰减率

以往的高压监测电路在用分立元件构成高输入电阻时，需要用到多个检测电阻和运算放大器。为了确保多个元件及其之间的爬电距离，ECU的占有面积会增大，各个元件的误差也会造成衰减精度恶化，多个外部元件的使用是主要问题。NJU7890单封装了30MΩ高输入电阻和高精度放大器，电阻匹配精度会更高。NJU7890不但可以直接印加1000V电压，还实现了在工作温度Ta=-40 to +125ºC范围内衰减精度降为1/10，衰减率可达到±1％。

这样就可实现高精度电压监测，为实现更高效的电气自动化控制做出了贡献。

高电压监测电路（分立元件构成）的集成化能够实现小型化、高精度化

NJU7890 应用简图例

2.　采用了高可靠性小型封装的PMAP11，可实现ECU的轻量化和小型化

NJU7890采用了可确保1000V电压爬电距离小型封装的PMAP11。PMAP11是扩展4角端子具有实装强度2000次以上实力的无引脚封装。Wettable Flank构造可在安装ECU时进行焊接部的外观检查。此外，反馈电阻已经全部内置，不再需要外接部件。

采用的PMAP11封装能满足汽车ECU所需要的小型化轻量化要求，还可保证产品质量可靠和安全放心使用，与以往分立电路构成相比，有利于大幅度减少实装面积。

采用高可靠性、小型封装PMAP11

产品性能

共模输入电压＋1000V
差模输入电压 ±1000V
高精度衰减率误差 ±1％,(Ta=-40 to +125℃)
高输入电阻 30MΩ min
电源电压 2.2V to 5.5V
工作温度范围 Ta=-40 to +125℃
封装 PMAP11

应用场景

功率控制单元(PCU)
逆变器控制

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