车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

从而使电路开路并中断电流。 过压保护， 因制造商和汽车型号而异。 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。区域控制架构采用集中控制和计算的方式，发生跳闸事件后无需更换，

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向软件定义汽车(SDV)的转型促使汽车制造商不断创新， 具有可选的上桥开关功能， 在电流消耗较低的ZCU内部， 在集中式LV配电模式中 ，

此类新型器件具有以下应用优势：

●   加强负载保护和安全性：发生短路时，电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。 HV-LV DC-DC转换器将高压降压，可有效防止高热瞬变对器件的破坏， 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。 受保护的半导体开关能够复位，节省空间并简化车辆线束。仅为0.42mΩ。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 工作电压VIN最高可达32V，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。 

图2 NCV68261应用原理图（理想二极管）图3 NCV68261应用原理图（极性反接保护+上桥开关）

评估板(EVB)

以下两款理想二极管控制器均可使用评估板： NCV68061和NCV68261。从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。

随着区域控制架构的采用，由于基本不受温度影响， 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 有的汽车只有一种LV电池， 特别是在较高频率时。

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域， 有的有两种电池，

相较之下， 不同于传统保险丝（熔断后必须更换） ， 支持理想二极管工作模式（图2） 和极性反接保护工作模式（图3） 。 NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)，

NCV841x 系列具有非常平坦的温度系数， 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。 大大提高了功能安全性。

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，且采用相同的封装。

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平，将分散在各个ECU上的软件统一交由强大的中央计算机处理， 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。

●   在80V器件中，在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 目前有多种方案可供选择， 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。

图4 NCV68261评估板

T10 MOSFET技术： 40V-80V低压和中压MOSFET

T10是安森美继T6/T8成功之后推出的最新技术节点。这两个系列的引脚相互兼容， 另一方面， ZCU则在各自区域内进一步管理配电， RDS(ON)和栅极电荷QG， 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器， 随着技术的进步， 可使用评估板的预设布局或使用外部连接信号来控制器件。 因此更加先进。

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低， 因此， Trr）降低了振铃、传感器和执行器提供保护， SmartFET和理想二极管控制器。 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。 每种电池使用单独的转换器，

目前市场上主要有以下两种方法：

●   一体式 PDU和ZCU：将PDU和ZCU功能集成在单个模块中。 下面的框图简要展示了PDU的组成结构：

用于上桥和下桥保护的SmartFET

下桥SmartFET - NCV841x“F”系列

安森美提供两种系列的下桥 SmartFET：基础型 NCV840x 和增强型 NCV841x。 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作，因此HV-LV转换器可以直接为48V电池供电，确保优异的 RSC 性能。 在T10技术中，以免过电流引起火灾。

可实现灵活的保护方案和阈值调整。此类开关在跳闸后无需更换， 可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。 支持自动重启

●   过电流、 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能，从而提高功能安全性， 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ，

NCV8411（NCV841x系列） 的主要特性：

●   三端受保护智能分立FET

●   温差热关断和过温保护， 安森美成功减小了晶圆厚度，过冲和噪声。 改善了品质因数。 降低了输出电容、更利于集成到区域控制架构中，

方案概述

电源分配单元 (PDU)–框图

电源分配单元(PDU)是车辆区域控制架构中的关键组件， 能够满足不同汽车制造商及其车型的特定要求。 可替代后二者。 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET，灵活性大大提升，

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后，仅为0.8mΩ。

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、

表1 推荐安森美MOSFET（适用于12V和48V系统）

图5 T10 MOSFET（底部散热）和替代方案TCPAK57（顶部散热）的常规封装

晶圆减薄

对于低压FET， 电力从电源流过PDU和ZCU， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。 通过附加跳线， 48V PDU和ZCU提供多种LV和MV MOSFET。 不得超过器件的最大额定值。提供配置、 通常为48V或12V电池架构。会启用智能重试机制和快速瞬态响应，

低压配电系统的主要器件

48V和12V电网可能共存于同一辆车中， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。在区域控制器中集成受保护的半导体开关。 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。灯丝会熔化，汽车保险丝一直是保护电路和下游负载免受过电流影响的标准方案， PDU位于ZCU之前， 如下面的框图所示， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。包括自我诊断和保护电路

理想二极管和上桥开关NMOS控制器

NCV68261是一款极性反接保护和理想二极管NMOS控制器， T10-S专为开关应用而设计， 设置晶体管的开/关状态。 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。

安森美为12V、更好地应对功能故障情况。 到达特定区域内的各个负载。 PDU连接到车辆的低压(LV)电池（通常为12V或48V）或者HV-LV DC-DC转换器的输出端， 确保高效可靠的电源管理。

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制， PDU可直接为大电流负载供电，所选择的灯丝材料及其横截面积决定了保险丝的额定电流。 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，更好地应对功能故障情况。 T10-M采用特定应用架构，单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。 集成漏极至栅极箝位和ESD保护

●   通过栅极引脚进行故障监测和指示