車身控制模塊設(shè)計(jì)要求及安森美半導(dǎo)體解決方案

隨著人們對(duì)汽車的操控性及舒適性需求不斷升高，汽車車身中的電子設(shè)備越來越多，如電動(dòng)后視鏡、中控門鎖、玻璃升降器、車燈乃至其它更多的高級(jí)功能等。

典型車身控制模塊(BCM)設(shè)計(jì)重要的一步是確定電源要求，以及選擇合適的電源方案。一般而言，BCM要求的輸入電壓在-0.5 V至32 V之間，輸出電壓為5 V或3.3 V。值得一提的是，汽車內(nèi)的用電設(shè)備越來越多，如果電池直接供電的設(shè)備靜態(tài)電流不夠低，而汽車連續(xù)停泊較長時(shí)間，車內(nèi)蓄電池可能因?yàn)檫^度放電而使汽車無法重新啟動(dòng)，故BCM設(shè)計(jì)需要考慮靜態(tài)電流。此外，汽車應(yīng)用中可能會(huì)常常面對(duì)高溫環(huán)境，所以要求電源提供過溫保護(hù)。

適合于BCM的電源包括線性電源(或稱線性穩(wěn)壓器)和開關(guān)電源(或稱開關(guān)穩(wěn)壓器)。這兩種電源各有優(yōu)勢(shì)，究竟選擇何種電源，還要看具體應(yīng)用。在車身控制模塊的供電電源方面，中國市場(chǎng)上所售汽車中，轎車一般采用12 V電源，而卡車和客車一般采用24 V電源。在12 V電源BCM中，推薦采用安森美半導(dǎo)體的線性穩(wěn)壓器，如NCV4275A等，見圖2。NCV4275A是一款帶復(fù)位和延遲功能的5 V、3.3 V/450 mA低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器，這款器件支持可編程微控制器復(fù)位，并提供多種特性，如過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)等。此外，在下圖中位置1處串聯(lián)一個(gè)二極管(MRA4005)，這線性電源能有效防止高達(dá)-42 V的反向電壓；在位置2處并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)管，可以有效阻止高達(dá)+45 V的瞬態(tài)電源負(fù)載突降(load dump)高壓脈沖及不穩(wěn)定的電源雜波，符合12 V汽車電源系統(tǒng)的ISO16750-2-2003 4.6過壓測(cè)試規(guī)范。實(shí)際上，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間就可能出現(xiàn)負(fù)載突降，從而導(dǎo)致電池電壓升高至超過40 V。這些特性讓NCV4275A非常適合汽車車身控制模塊應(yīng)用。

實(shí)際上，NCV4275A僅是安森美半導(dǎo)體針對(duì)汽車應(yīng)用的寬范圍線性穩(wěn)壓器中的一款，其它線性穩(wěn)壓器有如NCV8664/5、NCV4949、NCV8503/4/5/6、NCV4274A等。超低靜態(tài)功耗的產(chǎn)品，靜態(tài)電流低至30 μA以下，驅(qū)動(dòng)電流范圍在100 mA至450 mA之間。

電源要求及方案選擇

24 V電源的BCM應(yīng)用中，需要將24 V電壓轉(zhuǎn)換至5 V或3.3 V，如果采用線性穩(wěn)壓器，電源芯片本身就會(huì)有很高的功率消耗，產(chǎn)生大量熱量導(dǎo)致溫度過高而燒壞芯片，所以我們需要采用開關(guān)穩(wěn)壓器，我們推薦采用安森美半導(dǎo)體系列用于汽車的開關(guān)穩(wěn)壓器，如NCV51411、NCV8842、NCV8843、NCV33063、NCV33163、NCV3063、NCV3163、LM2576、LM2575及NCV2574等。這些開關(guān)穩(wěn)壓器具有較高的效率，避免產(chǎn)生大量的放熱，保護(hù)芯片，提升系統(tǒng)可靠性。這些汽車應(yīng)用的開關(guān)穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電流多數(shù)在0.5 A至1.5 A之間，有的達(dá)到2.5 A(NCV33163)，開關(guān)頻率在50 kHz至300 kHz之間。以NCV51441為例，這款器件使用V2控制架構(gòu)，提供無可比擬的瞬態(tài)響應(yīng)、極佳總體穩(wěn)壓精度及最簡(jiǎn)單的環(huán)路補(bǔ)償。這款器件上的“BOOST”引腳支持“充當(dāng)啟動(dòng)電路(Bootstrapped)”工作，將能效提升至最高；集成的同步電路支持并行電源工作或?qū)⒃肼暯抵磷畹汀?