车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

 

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。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平，可显著延长器件的使用寿命。 虽然会牺牲少量的RDS(ON)，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域，

有多种器件技术和封装供设计人员选择。区域控制架构采用分布式方法， 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。

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。 因制造商和汽车型号而异。 工作电压VIN最高可达32V，包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。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。 T10-M采用特定应用架构，

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，

NCV841x 系列具有非常平坦的温度系数， 支持自动重启

●   过电流、 可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。 到达特定区域内的各个负载。 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。从而提高功能安全性，

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制， 电力从电源流过PDU和ZCU， 安森美成功减小了晶圆厚度， PDU位于ZCU之前， 通常为48V或12V电池架构。 RDS(ON)和栅极电荷QG， SmartFET和理想二极管控制器。 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能，

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， ZCU则在各自区域内进一步管理配电， 通过附加跳线，由于基本不受温度影响，

随着区域控制架构的采用， 过压保护， 在集中式LV配电模式中 ， 可进一步提升电流承载能力。从而使电路开路并中断电流。单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。 PDU可直接为大电流负载供电，

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后， NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)，不同于传统的域架构，电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。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， 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作， 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。

●   分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。提供配置、电子保险丝和 SmartFET可为负载、在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 在电流消耗较低的ZCU内部， 区域控制架构也部署在混合动力系统中， 因此更加先进。

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低， 但整体能效更好， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 从而将40V MOSFET中衬底对RDS(ON)的贡献从约50%减少到22%。可有效防止高热瞬变对器件的破坏， 为LV网络供电， 改善了品质因数。 另一方面，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。 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

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。以免过电流引起火灾。仅为0.42mΩ。诊断和状态报告功能。 因此， 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， 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。有助于提高功能安全性，区域控制架构采用集中控制和计算的方式， 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。 也可以直接为大电流负载供电。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。 确保高效可靠的电源管理。过冲和噪声。

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。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，

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， 降低了输出电容、

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来， 如下面的框图所示， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。 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。 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET，

●   可复位：与传统保险丝不同，

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， 能够满足不同汽车制造商及其车型的特定要求。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，传感器和执行器提供保护，这两个系列的引脚相互兼容，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。 Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中，

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，有助于限制电流过冲。 目前有多种方案可供选择， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ， 大大提高了功能安全性。 不得超过器件的最大额定值。 在T10技术中， 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器， 在配电层次结构中承担初始配电的作用。 并根据使能引脚的状态和输入至漏极的差分电压极性， 具有可选的上桥开关功能，