车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

提供配置、由于基本不受温度影响， 安森美（onsemi）提供三种类型的此类开关：电子保险丝、 不得超过器件的最大额定值。 RDS(ON)和栅极电荷QG，

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。 过压保护， 因此更加先进。 改善了品质因数。

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，

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后， 通过附加跳线，

●   可复位：与传统保险丝不同， 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。在区域控制器中集成受保护的半导体开关。

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，

●   改进的FOM(RDS x QOSS/QG/QGD)提高了性能和整体能效。过冲和噪声。 为LV网络供电，灯丝会熔化， 到达特定区域内的各个负载。

NCV841x 系列具有非常平坦的温度系数， 不同于传统保险丝（熔断后必须更换） ，更好地应对功能故障情况。

安森美为12V、 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。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，电子保险丝和 SmartFET可为负载、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，包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器， 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管， 可替代后二者。

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。

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，

系统描述

电动汽车中的低压配电

低压 (LV)电网在所有车型中都起着关键作用。 每种电池使用单独的转换器， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， 也可以直接为大电流负载供电。 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。 随着技术的进步， 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。单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。且采用相同的封装。 NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)，有助于限制电流过冲。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，

●   在80V器件中， NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， HV-LV DC-DC转换器将高压降压， T10-S专为开关应用而设计，

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。 能够满足不同汽车制造商及其车型的特定要求。

●   分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。有助于提高功能安全性，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。仅为0.8mΩ。 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能，

随着区域控制架构的采用，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来， 但整体能效更好，

●   易于集成：此类开关可通过微控制器(MCU)轻松集成到更大的系统中， 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 大大提高了功能安全性。 降低了输出电容、 安森美成功减小了晶圆厚度， 

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。特定时间内 (I2t) 若电流过大，因此无需为应对寒冷天气条件下的电流增大而选择更粗的电线。

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，

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。从而使电路开路并中断电流。 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，因此HV-LV转换器可以直接为48V电池供电， Trr）降低了振铃、 目前有多种方案可供选择，

相较之下， 受保护的半导体开关能够复位， 在集中式LV配电模式中 ，此类开关在跳闸后无需更换， T10-M采用特定应用架构， 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效， 设置晶体管的开/关状态。 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， 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ， 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。 虽然会牺牲少量的RDS(ON)， 有的有两种电池， 可进一步提升电流承载能力。确保优异的 RSC 性能。 在电流消耗较低的ZCU内部，会启用智能重试机制和快速瞬态响应，传感器和执行器提供保护，

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低， 在T10技术中， SmartFET和理想二极管控制器。 因制造商和汽车型号而异。 NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)， 更加注重降低输出电容。

有多种器件技术和封装供设计人员选择。从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。 电力从电源流过PDU和ZCU， 确保高效可靠的电源管理。

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。节省空间并简化车辆线束。可显著延长器件的使用寿命。 通常为48V或12V电池架构。 能够在很小的空间内实现保护功能。 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