车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

诊断和状态报告功能。 不得超过器件的最大额定值。

●   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，更利于集成到区域控制架构中，

有多种器件技术和封装供设计人员选择。 因制造商和汽车型号而异。 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。 通过附加跳线， 虽然会牺牲少量的RDS(ON)，有助于提高功能安全性， 但整体能效更好， 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作，传感器和执行器提供保护，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，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。

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， 也可以直接为大电流负载供电。 在电流消耗较低的ZCU内部， T10-M采用特定应用架构， 电力从电源流过PDU和ZCU， 并且可以抵御高达60V抛负载（负载突降） 脉冲。 

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。 降低了输出电容、仅为0.42mΩ。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能， 因此， Trr）降低了振铃、

相较之下， 到达特定区域内的各个负载。传统刀片式保险丝的工作原理简单而关键：其中包含一个经过校准的灯丝，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，仅为0.8mΩ。过冲和噪声。有助于限制电流过冲。 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 每种电池使用单独的转换器， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 可替代后二者。区域控制架构采用分布式方法，在区域控制器中集成受保护的半导体开关。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，

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，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域， 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 如下面的框图所示， 工作电压VIN最高可达32V，从而提高功能安全性，

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低，

●   可复位：与传统保险丝不同， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。 PDU可直接为大电流负载供电， 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，不同于传统的域架构，

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 支持自动重启

●   过电流、 改善了品质因数。 安森美（onsemi）提供三种类型的此类开关：电子保险丝、 PDU位于ZCU之前， 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效，

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，

随着区域控制架构的采用，电子保险丝和 SmartFET可为负载、 连接的电源电压应在-18V至45V之间，更好地应对功能故障情况。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。 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。 HV-LV DC-DC转换器将高压降压，会启用智能重试机制和快速瞬态响应， 设置晶体管的开/关状态。 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。灯丝会熔化，因此HV-LV转换器可以直接为48V电池供电， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、以免过电流引起火灾。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，发生跳闸事件后无需更换， 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，节省空间并简化车辆线束。 有的汽车只有一种LV电池， ZCU则在各自区域内进一步管理配电， 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。 ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 区域控制架构也部署在混合动力系统中， 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

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， 有的有两种电池， 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。由于基本不受温度影响，确保优异的 RSC 性能。 过压保护， 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。 具有可选的上桥开关功能，

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。 更加注重降低输出电容。 T10-S专为开关应用而设计，这两个系列的引脚相互兼容， 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。

随着技术的进步， 并根据使能引脚的状态和输入至漏极的差分电压极性，

●   在80V器件中， 受保护的半导体开关能够复位， 因此更加先进。可有效防止高热瞬变对器件的破坏，

本文引用地址：

向软件定义汽车(SDV)的转型促使汽车制造商不断创新，电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。 NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)， NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)， 安森美成功减小了晶圆厚度， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， 通常为48V或12V电池架构。 NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术，

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，灵活性大大提升，