安森美半導體集中式及分散式車門控制模塊方案

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。以車門控制系統(tǒng)為例，車窗升降、車門開關、后視鏡折疊、水平與上下調節(jié)、電加熱、轉向燈、照地燈、安全燈、控制面板背景燈、按鍵、高級配置中的后視鏡電防眩目等，功能要求越來越多，設計越來越復雜。為應對日趨復雜的汽車車門控制設計，全球領先的半導體生產(chǎn)廠商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：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的負載由各自ECU模塊單獨控制，也可由駕駛員側ECU通過CAN/LIN總線控制，特點是結構簡單，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

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、后視鏡調節(jié)電機驅動，燈泡、繼電器驅動，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?；诎采腊雽w汽車LDO構建的參考設計中，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：

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橋驅動和四組燈驅動。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；氛圍燈調節(jié)；快速電防眩目后視鏡調節(jié)時間；能驅動大功率鎖。

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。附加值在于能驅動大功率鎖，硬件、軟件與NCV7707兼容。

3）燈泡/繼電器驅動產(chǎn)品

NCV7608是一款通用集成驅動，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驅動電流，可驅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通道低邊驅動，每通道提供600mA驅動能力，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等低邊驅動器，以及NCV8450A、NCV8452、NCV8460A、NCV8461等高邊驅動器。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。

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動、5組高邊驅動，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

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。