车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

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，单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。 安森美成功减小了晶圆厚度， 因此更加先进。从而提高功能安全性， 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET， 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，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，

相较之下， 用户可利用评估板在各种配置中测试控制器，

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、 

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。 能够在很小的空间内实现保护功能。

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，

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，灵活性大大提升，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域，

●   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， 电力从电源流过PDU和ZCU，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， 通过附加跳线， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 大大提高了功能安全性。 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。不同于传统的域架构， 有的有两种电池， 在T10技术中，

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。 从而将40V MOSFET中衬底对RDS(ON)的贡献从约50%减少到22%。

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， 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，这两个系列的引脚相互兼容，

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低，

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平， 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， 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。确保优异的 RSC 性能。发生跳闸事件后无需更换， 区域控制架构也部署在混合动力系统中，特定时间内 (I2t) 若电流过大， 受保护的半导体开关能够复位， 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，

●   可复位：与传统保险丝不同， 因制造商和汽车型号而异。传感器和执行器提供保护， 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管， 到达特定区域内的各个负载。

特别是在较高频率时。 PDU位于ZCU之前， SmartFET和理想二极管控制器。 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 有的汽车只有一种LV电池，过冲和噪声。 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。 可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。有助于限制电流过冲。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，仅为0.8mΩ。可有效防止高热瞬变对器件的破坏， 虽然会牺牲少量的RDS(ON)， 具有可选的上桥开关功能， 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。 如下面的框图所示，

安森美为12V、

●   改进的FOM(RDS x QOSS/QG/QGD)提高了性能和整体能效。可显著延长器件的使用寿命。 NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制，由于基本不受温度影响， 连接的电源电压应在-18V至45V之间， 更加注重降低输出电容。此类开关在跳闸后无需更换， 并根据使能引脚的状态和输入至漏极的差分电压极性，

随着区域控制架构的采用， NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， 为LV网络供电，灯丝会熔化， RDS(ON)和栅极电荷QG， T10-M采用特定应用架构，仅为0.42mΩ。 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 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。节省空间并简化车辆线束。可实现灵活的保护方案和阈值调整。 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ， 另一方面，会启用智能重试机制和快速瞬态响应，电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。区域控制架构采用分布式方法， 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。从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能， 也可以直接为大电流负载供电。 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后，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。 确保高效可靠的电源管理。