汽車(chē)區域控制器架構趨勢下，這三類(lèi)的典型電路設計正在改變

汽車(chē)市場(chǎng)正在轉向區域控制器架構的趨勢方向，而汽車(chē)區域控制器架構正朝著(zhù)分布式、集成化、智能化的方向發(fā)展，以實(shí)現更高效的數據處理、功能整合與自動(dòng)駕駛支持?；趨^域控制器架構帶來(lái)很多設計的機會(huì )與挑戰，例如SmartFET正越來(lái)越多替代傳統的MOSFET器件。

SmartFET是一種集成了智能控制和保護功能的功率MOSFET器件，今天已經(jīng)在電動(dòng)汽車(chē)上得到廣泛應用。在傳統功率開(kāi)關(guān)元件的基礎上，SmartFET增加了諸如過(guò)流、過(guò)熱、過(guò)壓保護以及實(shí)時(shí)監測和診斷等功能。通過(guò)集成電流檢測、溫度補償以及自適應開(kāi)關(guān)控制技術(shù)，SmartFET能夠根據實(shí)際工作條件自動(dòng)調整其行為，防止出現潛在故障，并且簡(jiǎn)化了電路設計，減少了外部組件需求。

例如，在汽車(chē)電子領(lǐng)域，安森美（onsemi）提供的高邊SmartFET不僅能夠高效地切換負載，如LED照明、啟動(dòng)器、車(chē)門(mén)模塊、暖通空調和其他執行器，還具有主動(dòng)浪涌電流管理、過(guò)溫關(guān)斷與自動(dòng)重啟以及主動(dòng)過(guò)壓鉗位等特性，從而極大地提升了整個(gè)系統的穩定性和使用壽命。

從高邊驅動(dòng)到低邊驅動(dòng)，SmartFET的多效“收益”

通常在使用MOSFET的時(shí)候，首先要有合適的驅動(dòng)，例如一個(gè)合適的門(mén)極電阻。同時(shí)為了防止場(chǎng)效應管的損壞，我們還要有各種保護措施，例如過(guò)流過(guò)溫和過(guò)壓的保護電路，來(lái)保證其長(cháng)期可靠運行不致?lián)p壞。通常這些保護電路都是由分立器件達成，既增加系統成本，同時(shí)也占據了較大的PCB空間。

而SmartFET產(chǎn)品把這些驅動(dòng)和監測保護電路都集成到標準MOSFET的封裝里面，因此一個(gè)SmartFET有兩個(gè)主要部件組成：首先它有一個(gè)基于標準MOSFET的功率級負責向負載提供電流；第二個(gè)就是控制級，這里面主要是指MOSFET的驅動(dòng)和監測保護電路，有了這個(gè)控制級就能夠正確的開(kāi)關(guān)MOSFET，同時(shí)能夠防止其損壞。這樣既可以增加MOSFET使用的可靠性，同時(shí)也能節省系統成本，以及減少PCB占用的空間。這些優(yōu)點(diǎn)使得SmartFET在汽車(chē)電子里面得到了廣泛的使用。

高低邊驅動(dòng)是用于控制電路中負載通斷的兩種基本方法，它們在電源管理、電機控制和汽車(chē)電子等領(lǐng)域廣泛應用。具體來(lái)說(shuō)：

低邊驅動(dòng)（Low Side Driver, LSD）：在一個(gè)直流電源供電的電路中，低邊驅動(dòng)是指通過(guò)控制連接到負載地線(xiàn)（或接地端）的開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現對負載電流的接通和關(guān)斷。當這個(gè)“開(kāi)關(guān)”（通常是MOSFET或晶體管）導通時(shí)，負載可以形成回路并從電源汲取電流；當開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，負載與地之間的路徑被切斷，從而停止電流流動(dòng)。   

高邊驅動(dòng)（High Side Driver, HSD）：高邊驅動(dòng)則是指通過(guò)控制連接到負載電源正極一側的開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制負載電流。高邊驅動(dòng)相對復雜一些，因為它需要處理的問(wèn)題包括確保柵極驅動(dòng)電壓高于電源電壓以保證MOSFET有效開(kāi)啟，并且必須考慮電荷泵或者自舉電路來(lái)提供足夠的柵極驅動(dòng)電壓。當高邊開(kāi)關(guān)導通時(shí)，負載與電源之間形成通路開(kāi)始工作；而開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，負載失去上端電源供應，電流不再流過(guò)負載。

總結起來(lái)，在一個(gè)電源和負載之間，如果通過(guò)控制下側（靠近地線(xiàn)）的開(kāi)關(guān)來(lái)控制負載，就是低邊驅動(dòng)；如果通過(guò)控制上側（靠近電源正極）的開(kāi)關(guān)來(lái)控制負載，則是高邊驅動(dòng)。這兩種方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景，設計時(shí)根據系統需求、效率、安全性等因素選擇合適的方式。

高邊SmartFET的三大類(lèi)典型應用

由于集成了各種檢測和保護電路，高邊SmartFET事實(shí)上能夠處理各種各樣的負載。常見(jiàn)的我們可以分為三大類(lèi)應用。

區域控制器架構趨勢下的SmartFET應用

當前汽車(chē)市場(chǎng)的一個(gè)重要趨勢是汽車(chē)電子電氣架構已經(jīng)開(kāi)始轉向區域控制器架構。區域控制器架構用來(lái)替代已經(jīng)廣泛使用的域控制器架構。所謂區域控制器架構，就是電子控制單元是按照特定區域的物理位置，而不是按照功能來(lái)組織和劃分的。例如左車(chē)身、右車(chē)身和前車(chē)身等等，就近相應所需要的功能按照物理位置把它組織起來(lái)，組成一個(gè)區域控制器。這些區域控制器是通過(guò)高速的以太網(wǎng)來(lái)連接起來(lái)。這些以太網(wǎng)不僅傳遞和處理數據，同時(shí)也傳遞和分配電源，從而大大減少線(xiàn)束的復雜度和重量（值得一提的是，目前線(xiàn)束是電動(dòng)汽車(chē)上第三重和第三貴的部件）。

可以簡(jiǎn)單的歸結為在區域控制器架構正在以網(wǎng)絡(luò )取代線(xiàn)束，即以前域控制器里面的線(xiàn)束現在變成了網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )不僅是數據網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)也是電源網(wǎng)絡(luò )。區域控制器架構由于它是由以太網(wǎng)組成的一個(gè)環(huán)形網(wǎng)，因此它很容易擴展，可以根據低、中、高不同檔位的配置來(lái)加減相應的區域控制。這樣的話(huà)，就很容易實(shí)現快速的產(chǎn)品市場(chǎng)投放。

基于區域控制器架構不僅數據是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳遞和處理，同時(shí)電源也是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行按級分配。因此其中SmartFET會(huì )有很大的用處：用作整個(gè)區域控制器的efuse保險絲來(lái)保護電路，不至于因為浪涌電流或高壓造成損壞；同時(shí)它也可以控制整個(gè)區域控制器架構的電源的通斷；還可以通過(guò)SmartFET來(lái)決定什么時(shí)候把負載接到電源上面，什么時(shí)候把負載從電源上斷開(kāi)。

安森美SmartFET的這些特點(diǎn)讓?xiě)酶菀?/p>

SmartFET是一種先進(jìn)的半導體開(kāi)關(guān)解決方案，旨在為汽車(chē)和工業(yè)應用提供高效、可靠的電源管理。其結構融合了垂直功率MOSFET和智能控制邏輯，實(shí)現了緊湊的封裝和優(yōu)化的性能。設計理念著(zhù)重于提供高度集成的保護特性，如過(guò)溫保護、過(guò)載保護和短路保護，以確保系統在各種故障情況下的安全運行。SmartFET還具備模擬電流檢測輸出，支持精確的負載監控。 

作為SmartFET產(chǎn)品技術(shù)的主要供應用，安森美在產(chǎn)品設計中考慮了與控制器的兼容性，使得在不同尺寸和不同RDS(ON)的SmartFET之間切換變得更容易，為應用提供更大的靈活性。安森美整個(gè)系列從1毫歐到60毫歐，從1安培到20安培，都具有相同的封裝，以及相同的絲印，也有相同的指令結構和相同的高可靠性。因此，在設計制作區域控制器架構PCB板的時(shí)候，具有相當的通用性和靈活性，不會(huì )因為外部負載變化而要重新制作PCB板，這是一個(gè)非常大的優(yōu)勢。