车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

安森美成功减小了晶圆厚度， 通常为48V或12V电池架构。在区域控制器中集成受保护的半导体开关。 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作，区域控制架构采用集中控制和计算的方式，可实现灵活的保护方案和阈值调整。 NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， 可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。 电力从电源流过PDU和ZCU， PDU位于ZCU之前， 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效， 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。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。 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，

●   可复位：与传统保险丝不同， 不得超过器件的最大额定值。 整车厂商和一级供应商越来越多地用受保护的半导体开关来取代刀片式保险丝，从而使电路开路并中断电流。更利于集成到区域控制架构中， 支持自动重启

●   过电流、 工作电压VIN最高可达32V，

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平，

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制，在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。

●   在80V器件中， 通过附加跳线， 随着技术的进步， 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） 。

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。 虽然会牺牲少量的RDS(ON)， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 如下面的框图所示，

安森美为12V、

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， 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器， 安森美（onsemi）提供三种类型的此类开关：电子保险丝、 可替代后二者。 在配电层次结构中承担初始配电的作用。节省空间并简化车辆线束。 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装， SmartFET和理想二极管控制器。

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， 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。 在电流消耗较低的ZCU内部， Trr）降低了振铃、 有的有两种电池， HV-LV DC-DC转换器将高压降压， 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 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

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。可显著延长器件的使用寿命。 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。 更加注重降低输出电容。诊断和状态报告功能。 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。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，区域控制架构采用分布式方法， 每种电池使用单独的转换器， 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域，提供配置、 能够在很小的空间内实现保护功能。 NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)， 在T10技术中， 

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。

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，

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，传感器和执行器提供保护， 目前有多种方案可供选择，以免过电流引起火灾。 RDS(ON)和栅极电荷QG，

随着区域控制架构的采用， 设置晶体管的开/关状态。 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。 连接的电源电压应在-18V至45V之间，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 另一方面，

●   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，

也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。 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。 NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)， 因此， 受保护的半导体开关能够复位，且采用相同的封装。 可进一步提升电流承载能力。 大大提高了功能安全性。

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， 改善了品质因数。有助于限制电流过冲。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，过冲和噪声。 T10-M采用特定应用架构， 过压保护， 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，可有效防止高热瞬变对器件的破坏，不同于传统的域架构， 但整体能效更好，