【導讀】據(jù)IC Insights預估,到2030年電子產(chǎn)品在汽車整車中的成本比重會占到50%。汽車電子的不斷發(fā)展,使得汽車的操控性、安全性、舒適性大大提高。然而隨著汽車電子設備的不斷增多,汽車系統(tǒng)設計復雜度也在不斷提升。為應對日趨復雜的汽車車門控制設計,安森美半導體提供了豐富的器件選型及系統(tǒng)解決方案。
電子車門控制從廣義上分為兩種架構(gòu):集中式控制與分散式控制。集中式控制通過中心模塊控制和驅(qū)動車門中每個負載,這樣可降低整體成本,但增加了控制器的復雜性,且缺乏靈活性,產(chǎn)品升級換代成本較大;分散式控制則是每個車門內(nèi)的負載由各自ECU模塊單獨控制,也可由駕駛員側(cè)ECU通過CAN/LIN總線控制,特點是結(jié)構(gòu)簡單,互換性和兼容性更好,升級方便,但成本偏高。安森美半導體能為兩種不同架構(gòu)提供完善解決方案,充分滿足不同客戶的不同需求。
圖1:電子車門控制設計兩種架構(gòu)
集中式門控模塊解決方案
安森美半導體為門控方案提供了廣泛的汽車元器件組合:包括從汽車級低壓降(LDO)電源產(chǎn)品,門鎖、車窗升降、后視鏡調(diào)節(jié)電機驅(qū)動,燈泡、繼電器驅(qū)動,汽車級智能FET,到車載網(wǎng)絡(IVN)涵蓋的獨立LIN收發(fā)器、獨立CAN收發(fā)器、FlexRay收發(fā)器以及系統(tǒng)級基礎芯片(SBC)。
1)LDO產(chǎn)品
LDO線性穩(wěn)壓器用于電池及后級穩(wěn)壓,具有標準/低靜態(tài)電流、高電源抑制比(PSRR)/超低靜態(tài)電流,以及跟蹤器和電流檢測功能。安森美半導體提供完全支持汽車應用特性(包括初級、次級供電)的LDO產(chǎn)品。基于安森美半導體汽車LDO構(gòu)建的參考設計中,靜態(tài)電流8µA~200µA,輸出電壓0.7V~10V,適用于低ESR電容,輸出電流為100mA~3A。
圖2:參考電源設計及仿真模型
根據(jù)從電池取電與負載供電之間靜態(tài)電流Iq的定義不同,安森美半導體將LDO產(chǎn)品分了四個等級:
標準Iq LDO:100µA<Iq
低Iq LDO:50µA<Iq<100µA
超低Iq LDO:25µA<Iq<50µA
極低Iq LDO:Iq<25µA
NCV42xx和NCV85xx是標準靜態(tài)電流Iq>60 μA的器件。NCV42xx器件作為二級電源,是耐用的LDO系列,提供多種整合特性,如故障保護和熱過載。NCV85xx是微功耗LDO系列,提供2.5 V、3.3 V、5 V、8 V和10 V可調(diào)輸出和固定輸出,采用多種形式的熱增強封裝。
NCV86xx與標準靜態(tài)電流LDO管腳兼容,靜態(tài)電流極低,可達33 μA<Iq<50 μA;NCV87xx具有超低靜態(tài)電流Iq<33 μA,與極低靜態(tài)電流LDO管腳兼容。
2)電機驅(qū)動產(chǎn)品
安森美半導體NCV7703集成了三組獨立的半橋,通過標準SPI通信可配置用作高邊、低邊與H橋,適用于汽車直流電機控制應用。NCV7703在睡眠模式下?lián)碛袠O低靜態(tài)電流,僅為1µA;最低工作電壓5V;3組高邊與低邊可連接為半橋、H橋。其它特性包括兼容5V與3.3V系統(tǒng);0.5A連續(xù)工作電流(峰值1A),Rdson典型值為0.8?;過壓、欠壓鎖定;故障反饋;1.4A過流閾值檢測,可選擇性關斷;3A自動關斷限制;過溫報警與保護;ESD保護達到6kV。
NCV7707是一款汽車車身控制系統(tǒng)功率驅(qū)動芯片,用于控制車前門負載,能夠控制后視鏡功能,例如后視鏡位置、加熱與折疊,包括電防眩目后視鏡。此外,集成了門鎖與安全鎖H橋驅(qū)動和四組燈驅(qū)動。NCV7707的主要特性包括集成PWM發(fā)生器;可用于電防眩目后視鏡控制,氛圍燈調(diào)節(jié),高級的短路處理,用于電機輸出的PWM。附加值包括PWM高靈活性;氛圍燈調(diào)節(jié);快速電防眩目后視鏡調(diào)節(jié)時間;能驅(qū)動大功率鎖。
NCV7707電防眩目后視鏡控制方案如圖3所示。電防眩目由NCV7707控制,SPI控制電防眩目后視鏡;集成6位DAC與亮度控制邏輯;集成放電低邊;校驗診斷功能。
圖3:NCV7707電防眩目后視鏡控制方案
NCV7710是一款汽車車身控制系統(tǒng)驅(qū)動芯片,集成了H橋用于控制門鎖電機。NCV7710通過24位SPI控制,是NCV7707的簡化版。NCV7710的主要特性包括高級短路處理;用于電機輸出的PWM;用于控制與診斷的SPI接口。附加值在于能驅(qū)動大功率鎖,硬件、軟件與NCV7707兼容。
3)燈泡/繼電器驅(qū)動產(chǎn)品
NCV7608是一款通用集成驅(qū)動,集成8組輸出可作為高邊或低邊隨意使用,每通道能提供350mA驅(qū)動電流,可驅(qū)動不同類型的電機及負載,如燈泡、LED和繼電器等。NCV7240是一款8通道低邊驅(qū)動,每通道提供600mA驅(qū)動能力,輸出采用16位SPI控制,提供方便的故障報告,包括開路、短路、過載與過溫。此外,通過INx引腳可并行控制輸出,一個專用的limp-home模式引腳(LHI)使能OUT1-OUT4,同時關閉OUT5-OUT8。
SmartFET用于外部負載的高/低邊驅(qū)動,安森美半導體提供的汽車級高/低邊智能FET器件有NCV8401A、NCV8402A、NCV8402AD、NCV8403A、NCV8405A、NCV8406A、NCV8408、NCV8440A等低邊驅(qū)動器,以及NCV8450A、NCV8452、NCV8460A、NCV8461等高邊驅(qū)動器。這些器件配有保護MOSFET,并在其基礎上增加了多種保護功能。
4)通信電路產(chǎn)品
NCV7340-3高速低功耗CAN收發(fā)器依靠ISO11898-2標準連接CAN控制器到CAN高速總線。該芯片是較大的網(wǎng)絡理想選擇,通過使用Vsplit功能穩(wěn)定總線,并能進入低功耗模式減少總功耗。其主要特性包括提供系統(tǒng)級的ESD保護,耐壓達到±12kV;與AMIS42665具有相同的功能和性能;改善了EMI性能。
NCV7425是一款系統(tǒng)基礎芯片(SBC),集成了LIN v2.1收發(fā)器和LDO,符合高性能、可靠性與低成本需求,提供3.3V及5V的輸出選擇,支持150mA的負載。其附加值在于相比分離器件增加了系統(tǒng)可靠性,減少了BOM降低了成本。[page]
分散式門控模塊解決方案
安森美半導體公司針對分散式門控模塊專門開發(fā)了功率級驅(qū)動芯片NCV7462與NCV7707。NCV7462是一款系統(tǒng)基礎芯片,集成了CAN和LIN 收發(fā)器、2組LDO、2路帶有運放的低邊繼電器驅(qū)動、5組高邊驅(qū)動,符合高性能、可靠性和低成本需求。NCV7462的主要特性體現(xiàn)在它是高集成SBC器件,集成了CAN/LIN收發(fā)器、整流器、穩(wěn)定的驅(qū)動、看門狗等功能,還能為客戶帶來增加系統(tǒng)可靠性的附加值。NCV7707專用于控制前車門負載,包括后視鏡位置、加熱和折疊,除此之外,還有兩組半橋用于控制鎖電機,以及4組高邊輸出驅(qū)動燈泡。
圖4:分散式門控模塊示意圖
功率級芯片NCV7462與NCV7707直接由電池供電,外部電路需要有反極性保護電路。NCV7462內(nèi)置的LDOVR1向微處理器uC供電。微處理器uC通過SPI通信控制NCV7462與NCV7707,同時讀取其狀態(tài)信息。這些器件已提供了完善的故障檢測及保護功能,因而避免了采用過多的分立元件,大大減小了模塊的體積,并提高了模塊的EMC(電磁兼容)特性。
圖5:NCV7462與NCV7707高度集成分散式門控解決方案
總結(jié)
作為提供汽車電子高能效半導體解決方案的領先供應商,安森美半導體運用先進技術和豐富經(jīng)驗為客戶車門設計提供了完善的解決方案和豐富的器件選型。無論是集中式門控設計還是分散式設計,安森美半導體都能提供各種產(chǎn)品,包括電源LDO、不同負載驅(qū)動器、滿足CAN、LIN和FlexRay等不同車載網(wǎng)絡協(xié)議的收發(fā)器產(chǎn)品、功能高度集成的SBC芯片等,為滿足客戶的不同設計需求提供了全面保障。