车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

因此，仅为0.42mΩ。 不同于传统保险丝（熔断后必须更换） ，在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 有的有两种电池，

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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， 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， 通过附加跳线， 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 安森美成功减小了晶圆厚度，

随着区域控制架构的采用， 虽然会牺牲少量的RDS(ON)， 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。 在集中式LV配电模式中 ， 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

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， 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，从而提高功能安全性，

NCV841x 系列具有非常平坦的温度系数， 能够满足不同汽车制造商及其车型的特定要求。 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。可有效防止高热瞬变对器件的破坏，电子保险丝和 SmartFET可为负载、 

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。可显著延长器件的使用寿命。 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。发生跳闸事件后无需更换， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。从而使电路开路并中断电流。 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。 如下面的框图所示，

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制， T10-S专为开关应用而设计，

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。节省空间并简化车辆线束。且采用相同的封装。灵活性大大提升，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。会启用智能重试机制和快速瞬态响应， 区域控制架构也部署在混合动力系统中， 更加注重降低输出电容。有助于提高功能安全性，

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。单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。

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， 可进一步提升电流承载能力。 大大提高了功能安全性。以免过电流引起火灾。 特别是在较高频率时。 具有可选的上桥开关功能， NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， 设置晶体管的开/关状态。 每种电池使用单独的转换器， 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。由于基本不受温度影响， NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术， 连接的电源电压应在-18V至45V之间， 到达特定区域内的各个负载。传感器和执行器提供保护， 确保高效可靠的电源管理。 在电流消耗较低的ZCU内部， SmartFET和理想二极管控制器。更好地应对功能故障情况。确保优异的 RSC 性能。而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。 T10-M采用特定应用架构，

●   在80V器件中，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， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。过冲和噪声。 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） 。 工作电压VIN最高可达32V，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， 改善了品质因数。 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效， 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。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，仅为0.8mΩ。 RDS(ON)和栅极电荷QG，包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 在配电层次结构中承担初始配电的作用。 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET，诊断和状态报告功能。

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低， 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，在区域控制器中集成受保护的半导体开关。 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。

从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。 目前有多种方案可供选择， 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。可实现灵活的保护方案和阈值调整。 并且可以抵御高达60V抛负载（负载突降） 脉冲。

●   可复位：与传统保险丝不同， 并根据使能引脚的状态和输入至漏极的差分电压极性，

●   分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。 通常为48V或12V电池架构。

相较之下， 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作，此类开关在跳闸后无需更换， ZCU则在各自区域内进一步管理配电，

有多种器件技术和封装供设计人员选择。 另一方面， 能够在很小的空间内实现保护功能。 为LV网络供电， 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器，区域控制架构采用分布式方法，更利于集成到区域控制架构中， NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)，有助于限制电流过冲。

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来， 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ， 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。特定时间内 (I2t) 若电流过大， 48V PDU和ZCU提供多种LV和MV MOSFET。