基礎知識之半導體開關

IPD是 Intelligent Power Device 的縮寫，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關。 根據地區的不同，也被稱為IPS（Intelligent Power switch）、智能開關（Smart switch）、高邊/低邊開關（Hi-side/Lo-side　switch）等。

說起半導體開關，一般最先想到的是MOSFET。 如果將MOSFET單獨用作開關，按照電路的結構，當負載短路時，MOSFET本身也會發生故障。 IPD內置過電流和過熱保護電路、吸收感性負載能量的電路，在短路等異常狀態下也能保持開關的功能，不會受到破壞。

保險絲是控制電流防止其過大的部件。 產生過電流時，機械保險絲會熔斷以阻斷電流。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。作為自動恢復型產品，也無需進行更換。

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

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

相對于外部負載，IPD有適用于上側電路的高邊開關和適用于下側電路的低邊開關，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，例如在汽車等電池固定電壓、車身GND接地的環境下，輸出容易發生短路，檢測異常狀態適合使用容易進行接地檢測的高邊開關。 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關。低邊開關是MOSFET的源極GND接地，通過向柵極施加輸入電壓動作。其控制與單獨使用MOSFET相同，容易從單獨使用MOSFET進行替換。