安森美半導(dǎo)體集中式及分散式車門控制模塊方案

據(jù)IC Insights預(yù)估，到2030年電子產(chǎn)品在汽車整車中的成本比重會(huì)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(shè)備的不斷增多，汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度也在不斷提升。以車門控制系統(tǒng)為例，車窗升降、車門開關(guān)、后視鏡折疊、水平與上下調(diào)節(jié)、電加熱、轉(zhuǎn)向燈、照地?zé)?、安全燈、控制面板背景燈、按鍵、高級(jí)配置中的后視鏡電防眩目等，功能要求越來越多，設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。為應(yīng)對(duì)日趨復(fù)雜的汽車車門控制設(shè)計(jì)，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商安森美半導(dǎo)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(dòng)車門中每個(gè)負(fù)載，這樣可降低整體成本，但增加了控制器的復(fù)雜性，且缺乏靈活性，產(chǎn)品升級(jí)換代成本較大;分散式控制則是每個(gè)車門內(nèi)的負(fù)載由各自ECU模塊單獨(dú)控制，也可由駕駛員側(cè)ECU通過CAN/LIN總線控制，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，互換性和兼容性更好，升級(jí)方便，但成本偏高。安森美半導(dǎo)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(shè)計(jì)兩種架構(gòu)

集中式門控模塊解決方案

安森美半導(dǎo)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(jí)低壓降(LDO)電源產(chǎn)品，門鎖、車窗升降、后視鏡調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，燈泡、繼電器驅(qū)動(dòng)，汽車級(jí)智能FET，到車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)涵蓋的獨(dú)立LIN收發(fā)器、獨(dú)立CAN收發(fā)器、FlexRay收發(fā)器以及系統(tǒng)級(jí)基礎(chǔ)芯片(SBC)。

1)LDO產(chǎn)品

LDO線性穩(wěn)壓器用于電池及后級(jí)穩(wěn)壓，具有標(biāo)準(zhǔn)/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(cè)功能。安森美半導(dǎo)體提供完全支持汽車應(yīng)用特性(包括初級(jí)、次級(jí)供電)的LDO產(chǎn)品。基于安森美半導(dǎo)體汽車LDO構(gòu)建的參考設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)及仿真模型

根據(jù)從電池取電與負(fù)載供電之間靜態(tài)電流Iq的定義不同，安森美半導(dǎo)體將LDO產(chǎn)品分了四個(gè)等級(jí)：

.標(biāo)準(zhǔn)Iq LDO：100µA

.低Iq LDO：50µA

.超低Iq LDO：25µA

.極低Iq LDO：Iq<25µA

NCV42xx和NCV85xx是標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)電流Iq>60 μA的器件。NCV42xx器件作為二級(jí)電源，是耐用的LDO系列，提供多種整合特性，如故障保護(hù)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(qiáng)封裝。

NCV86xx與標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)電流LDO管腳兼容，靜態(tài)電流極低，可達(dá)33 μA

2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品

安森美半導(dǎo)體NCV7703集成了三組獨(dú)立的半橋，通過標(biāo)準(zhǔn)SPI通信可配置用作高邊、低邊與H橋，適用于汽車直流電機(jī)控制應(yīng)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0.8Ω;過壓、欠壓鎖定;故障反饋;1.4A過流閾值檢測(cè)，可選擇性關(guān)斷;3A自動(dòng)關(guān)斷限制;過溫報(bào)警與保護(hù);ESD保護(hù)達(dá)到6kV。

NCV7707是一款汽車車身控制系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)芯片，用于控制車前門負(fù)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(dòng)和四組燈驅(qū)動(dòng)。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(jí)的短路處理，用于電機(jī)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(shí)間;能驅(qū)動(dòng)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(yàn)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(dòng)芯片，集成了H橋用于控制門鎖電機(jī)。NCV7710通過24位SPI控制，是NCV7707的簡(jiǎn)化版。NCV7710的主要特性包括高級(jí)短路處理;用于電機(jī)輸出的PWM;用于控制與診斷的SPI接口。附加值在于能驅(qū)動(dòng)大功率鎖，硬件、軟件與NCV7707兼容。

3)燈泡/繼電器驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品

NCV7608是一款通用集成驅(qū)動(dòng)，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(dòng)電流，可驅(qū)動(dòng)不同類型的電機(jī)及負(fù)載，如燈泡、LED和繼電器等。NCV7240是一款8通道低邊驅(qū)動(dòng)，每通道提供600mA驅(qū)動(dòng)能力，輸出采用16位SPI控制，提供方便的故障報(bào)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(gè)專用的limp-home模式引腳(LHI)使能OUT1-OUT4，同時(shí)關(guān)閉OUT5-OUT8。

SmartFET用于外部負(fù)載的高/低邊驅(qū)動(dòng)，安森美半導(dǎo)體提供的汽車級(jí)高/低邊智能FET器件有NCV8401A、NCV8402A、NCV8402AD、NCV8403A、NCV8405A、NCV8406A、NCV8408、NCV8440A等低邊驅(qū)動(dòng)器，以及NCV8450A、NCV8452、NCV8460A、NCV8461等高邊驅(qū)動(dòng)器。這些器件配有保護(hù)MOSFET，并在其基礎(chǔ)上增加了多種保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)連接CAN控制器到CAN高速總線。該芯片是較大的網(wǎng)絡(luò)理想選擇，通過使用Vsplit功能穩(wěn)定總線，并能進(jìn)入低功耗模式減少總功耗。其主要特性包括提供系統(tǒng)級(jí)的ESD保護(hù)，耐壓達(dá)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(chǔ)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(fù)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。

分散式門控模塊解決方案

安森美半導(dǎo)體公司針對(duì)分散式門控模塊專門開發(fā)了功率級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片NCV7462與NCV7707。NCV7462是一款系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片，集成了CAN和LIN 收發(fā)器、2組LDO、2路帶有運(yùn)放的低邊繼電器驅(qū)動(dòng)、5組高邊驅(qū)動(dòng)，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(dòng)、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(fù)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(jī)，以及4組高邊輸出驅(qū)動(dòng)燈泡。

圖4：分散式門控模塊示意圖

功率級(jí)芯片NCV7462與NCV7707直接由電池供電，外部電路需要有反極性保護(hù)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(shí)讀取其狀態(tài)信息。這些器件已提供了完善的故障檢測(cè)及保護(hù)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(dǎo)體解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)為客戶車門設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)還是分散式設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體都能提供各種產(chǎn)品，包括電源LDO、不同負(fù)載驅(qū)動(dòng)器、滿足CAN、LIN和FlexRay等不同車載網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)需求提供了全面保障。