車(chē)身控制模塊設計要求及解決方案

　　隨著(zhù)人們對汽車(chē)的操控性及舒適性需求不斷升高，汽車(chē)車(chē)身中的電子設備越來(lái)越多，如電動(dòng)后視鏡、中控門(mén)鎖、玻璃升降器、車(chē)燈乃至其它更多的高級功能等。

圖1：典型車(chē)身控制模塊(BCM)的系統架構。

　　電源要求及方案選擇

　　典型車(chē)身控制模塊(BCM)設計重要的一步是確定電源要求，以及選擇合適的電源方案。一般而言，BCM要求的輸入電壓在-0.5V至32V之間，輸出電壓為5V或3.3V。值得一提的是，汽車(chē)內的用電設備越來(lái)越多，如果電池直接供電的設備靜態(tài)電流不夠低，而汽車(chē)連續停泊較長(cháng)時(shí)間，車(chē)內蓄電池可能因為過(guò)度放電而使汽車(chē)無(wú)法重新啟動(dòng)，故BCM設計需要考慮靜態(tài)電流。此外，汽車(chē)應用中可能會(huì )常常面對高溫環(huán)境，所以要求電源提供過(guò)溫保護。

　　適合于BCM的電源包括線(xiàn)性電源(或稱(chēng)線(xiàn)性穩壓器)和開(kāi)關(guān)電源(或稱(chēng)開(kāi)關(guān)穩壓器)。這兩種電源各有優(yōu)勢，究竟選擇何種電源，還要看具體應用。在車(chē)身控制模塊的供電電源方面，中國市場(chǎng)上所售汽車(chē)中，轎車(chē)一般采用12V電源，而卡車(chē)和客車(chē)一般采用24V電源。在12V電源BCM中，推薦采用安森美半導體的線(xiàn)性穩壓器，如NCV4275A等，見(jiàn)圖2。NCV4275A是一款帶復位和延遲功能的5V、3.3V/450mA低壓降(LDO)線(xiàn)性穩壓器，這款器件支持可編程微控制器復位，并提供多種特性，如過(guò)流保護、過(guò)溫保護、短路保護等。此外，在下圖中位置1處串聯(lián)一個(gè)二極管(MRA4005)，這線(xiàn)性電源能有效防止高達-42V的反向電壓；在位置2處并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)管，可以有效阻止高達+45V的瞬態(tài)電源負載突降(loaddump)高壓脈沖及不穩定的電源雜波，符合12V汽車(chē)電源系統的ISO16750-2-20034.6過(guò)壓測試規范。實(shí)際上，在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)瞬間就可能出現負載突降，從而導致電池電壓升高至超過(guò)40V。這些特性讓NCV4275A非常適合汽車(chē)車(chē)身控制模塊應用。

　　實(shí)際上，NCV4275A僅是安森美半導體針對汽車(chē)應用的寬范圍線(xiàn)性穩壓器中的一款，其它線(xiàn)性穩壓器有如NCV8664/5、NCV4949、NCV8503/4/5/6、NCV4274A等。超低靜態(tài)功耗的產(chǎn)品，靜態(tài)電流低至30μA以下，驅動(dòng)電流范圍在100mA至450mA之間。

圖2：車(chē)身控制模塊中線(xiàn)性電源典型應用電路示意圖。

　　24V電源的BCM應用中，需要將24V電壓轉換至5V或3.3V，如果采用線(xiàn)性穩壓器，電源芯片本身就會(huì )有很高的功率消耗，產(chǎn)生大量熱量導致溫度過(guò)高而燒壞芯片，所以我們需要采用開(kāi)關(guān)穩壓器，我們推薦采用安森美半導體系列用于汽車(chē)的開(kāi)關(guān)穩壓器，如NCV51411、NCV8842、NCV8843、NCV33063、NCV33163、NCV3063、NCV3163、LM2576、LM2575及NCV2574等。這些開(kāi)關(guān)穩壓器具有較高的效率，避免產(chǎn)生大量的放熱，保護芯片，提升系統可靠性。這些汽車(chē)應用的開(kāi)關(guān)穩壓器驅動(dòng)電流多數在0.5A至1.5A之間，有的達到2.5A(NCV33163)，開(kāi)關(guān)頻率在50kHz至300kHz之間。以NCV51441為例，這款器件使用V2控制架構，提供無(wú)可比擬的瞬態(tài)響應、極佳總體穩壓精度及最簡(jiǎn)單的環(huán)路補償。這款器件上的“BOOST”引腳支持“充當啟動(dòng)電路(Bootstrapped)”工作，將能效提升至最高；集成的同步電路支持并行電源工作或將噪聲降至最低。