車(chē)身控制模塊需求分析與具體方案詳解
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圖3：基于安森美半導體收發(fā)器的典型CAN 電路(圖a)及LIN 電路(圖b)。
在車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )應用中，需要盡可能地配合降低成本及空間要求，同時(shí)提升系統的穩定性和長(cháng)期可靠性，故需要提升元器件的集成度。得益于近年來(lái)出現的混合信號工藝，如安森美半導體的Smart Power 高壓BCD 工藝，高壓模擬電路如今能夠與低壓電路集成起來(lái)，使更高集成度的系統芯片得以開(kāi)發(fā)和應用。如安森美半導體的NCV7440 在同一顆芯片上集成了線(xiàn)性穩壓器及CAN 收發(fā)器，
NCV7420 則集成了線(xiàn)性穩壓器及LIN 收發(fā)器。這樣的集成有效節省PCB板空間，可以給MCU單獨供電，有效遏制其它模塊對MCU 電源的干擾。
安森美半導體身為全球領(lǐng)先的高性能、高可靠性硅解決方案供應商，更為汽車(chē)車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )應用推出一款超高集成度的芯片——NCV7462。這款芯片集成了線(xiàn)性穩壓器、CAN 收發(fā)器、LIN 收發(fā)器、看門(mén)狗(WD)電路、低邊驅動(dòng)及高邊驅動(dòng)，將所需外部元件數量減至極少，僅占用極小的電路板空間，并幫助簡(jiǎn)化設計流程。
3.1 遙控上鎖及開(kāi)鎖設計要求及解決方案
汽車(chē)中的遙控上鎖及開(kāi)鎖的應用越來(lái)越普及。車(chē)身控制模塊使用315 MHz(美國、日本)或433MHz(歐洲)頻率，通過(guò)高頻接收和發(fā)送來(lái)實(shí)現遙控上鎖及開(kāi)鎖功能。這類(lèi)應用中的設計難點(diǎn)在于設計阻抗匹配電路，從而使功率損耗降至最低。此類(lèi)應用的通用要求包括低靜態(tài)電流、提供睡眠模式、低發(fā)射功率、高接收靈敏度、低功耗及適宜的頻率范圍等。而安森美半導體的ON-53480 高頻收發(fā)器很好地滿(mǎn)足這些設計要求，如靜態(tài)電流低至小于1 μA，帶有喚醒及睡眠檢測功能，信號電平僅為10 dBm，接收靈敏度更是低于-100 dBm，且工作電流僅為10 mA，頻率范圍為280 至343 MHz。
3.2 板外大功率負載驅動(dòng)及方案比較
車(chē)身控制模塊電路板需要為板外的一些大功率負載供電，這些負載包括汽車(chē)內部照明(5 W 及10 W)、單向電機和汽車(chē)喇叭等。一種可選的方案是采用板內繼電器。繼電器的線(xiàn)圈屬于感性負載，而感性負載在啟動(dòng)時(shí)需要比維持正常工作所需電流大的啟動(dòng)電流，且感性負載在接通電源或斷開(kāi)電源的瞬間會(huì )產(chǎn)生反向電動(dòng)勢。要驅動(dòng)繼電器，可以采用安森美半導體的NUD3124、NUD3160 或NCV7608 等繼電器驅動(dòng)器。
表2：板外大功率負載驅動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較
另一種方案是采用“預驅動(dòng)器+MOSFET”來(lái)驅動(dòng)板外大功率負載，其中預驅動(dòng)器可以采用安森美半導體的NCV7513A，這器件支持并行端口及SPI 端口通信，可編程，提供失效模式檢測及短路和斷路診斷功能。
第三種方案是采用SmartFET 驅動(dòng)。這是帶保護的MOSFET，在MOSFET 基礎上增加了多種功能，如過(guò)壓鉗位、ESD 保護、過(guò)流保護、過(guò)溫保護、反壓保護及高邊和低邊驅動(dòng)。典型器件如低邊驅動(dòng)的NCV8401/2/3，及用于高邊驅動(dòng)(內部集成了升壓電路)的NCV8450 和NCV8460 等。這三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。
4 應用于BCM的其它方案
除了上述板外大功率負載，汽車(chē)應用中常見(jiàn)的電動(dòng)后視鏡方面，可以采用安森美半導體的NCV7703 來(lái)驅動(dòng)其中的轉向電機。這器件提供3 個(gè)半橋輸出，輸出電流為0.6 A，最高達1 A，并具備自診斷功能，提供低靜態(tài)電流、SPI 通信及低壓/過(guò)壓/過(guò)溫保護等特性。
此外，車(chē)身控制模塊需要采集車(chē)門(mén)、車(chē)鎖、組合開(kāi)關(guān)等數十個(gè)信號，往往需要擴展MCU 的輸入端口，這就需要并行端口轉串行端口的邏輯轉換芯片，常用的是安森美半導體的8 位移位寄存器MC14021B。
安森美半導體還為組合尾燈提供不同的解決方案。如NCV7680 是一款8 通道低邊恒流驅動(dòng)器，能以脈寬調制(PWM)方式設定尾部行車(chē)/剎車(chē)電流輸出，而NSI45xx 則是新推出的恒流線(xiàn)性穩壓器(CCR)，基于安森美半導體待批專(zhuān)利的自偏置晶體管技術(shù)，以低成本、強固等特點(diǎn)提供較高性能，著(zhù)眼于替代一些汽車(chē)尾燈中使用的電阻型驅動(dòng)器。
5 總結
應用環(huán)境苛刻的車(chē)身控制模塊(BCM)對元器件提出了更高的要求。本文探入探討B(tài)CM 設計在電源、車(chē)身網(wǎng)絡(luò )及板外大功率負載驅動(dòng)等多個(gè)方面的要求，并比較分析了一些領(lǐng)域中不同方案的優(yōu)劣勢。安森美半導體針身為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅方案供應商，針對車(chē)身控制模塊等汽車(chē)應用提供具有強固保護特性、高可靠性、低靜態(tài)電流的解決方案，如電源穩壓器、總線(xiàn)收發(fā)器、高頻收發(fā)器、繼電器驅動(dòng)器、預驅動(dòng)器、電機驅動(dòng)器、LED 驅動(dòng)器及MOSFET 等，幫助設計人員為他們的BCM 設計選擇更佳的元器件方案，從而在市場(chǎng)上占據優(yōu)勢。
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