汽車安全氣囊系統(tǒng)“自動(dòng)防故障”設(shè)計(jì)
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通常情況下，汽車衛(wèi)星感測(cè)器介面獲取外部感測(cè)器（加速度或壓力感測(cè)器）發(fā)送的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析。這些感測(cè)器依據(jù)功能或所屬類型（前端碰撞加速度感測(cè)器、側(cè)面碰撞壓力感測(cè)器或側(cè)面碰撞加速度感測(cè)器）的不同而分佈于汽車的前端、車門(mén)內(nèi)或B柱上。如果出現(xiàn)碰撞事故，感測(cè)器承受的絕對(duì)加速度或壓力就會(huì)大幅提高，使主微控制器得知產(chǎn)生了碰撞事故。這時(shí)主微控制器必須依據(jù)該感測(cè)器的數(shù)據(jù)、板載感測(cè)器的數(shù)據(jù)、座椅的位置和其他參數(shù)，決定是否觸發(fā)安全氣囊。
如果決定觸發(fā)安全氣囊，主微控制器就會(huì)向燃爆介面發(fā)送指令。與此同時(shí)，備用系統(tǒng)（通常為備用8位元微控制器）也必須依據(jù)更基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)（即僅板載感測(cè)器數(shù)據(jù)）做出決定，讓指定硬體線路允許燃爆IC觸發(fā)氣囊。
觸發(fā)是使電流流過(guò)燃爆管（通常在1.2A至1.75A之間）實(shí)現(xiàn)的。燃爆管在此作為電阻僅為幾歐姆的電阻器，因此要想節(jié)省能量必須控制電流。如果電流流經(jīng)燃爆管達(dá)到一定時(shí)間（通常0.5ms至2ms），安全氣囊就將完成觸發(fā)。
從產(chǎn)生感測(cè)器資訊、發(fā)送感測(cè)器資訊、分析所有參數(shù)、做出決策、將決策傳輸至觸發(fā)IC到最終確保電流僅在需要時(shí)通過(guò)燃爆管，在這整個(gè)流程中必須確保有可靠的自動(dòng)防故障性能。
下文將針對(duì)觸發(fā)氣囊流程的最后兩步展開(kāi)分析。
觸發(fā)IC的安全特性
英飛凌現(xiàn)有的觸發(fā)IC具備多種可確保自動(dòng)防故障功能的特性。其中包括：
1. CrosSave
2. 泄漏檢測(cè)
3. 啟動(dòng)軟硬體進(jìn)行觸發(fā)
4. 電阻測(cè)量
5. 開(kāi)關(guān)測(cè)試
6. 高側(cè)供電（HSS）診斷
7. 板載電壓測(cè)量
上述特性中，前叁種專用于防止意外觸發(fā)，剩下的用于確保在需要時(shí)完成觸發(fā)。下文將論述所有這些特性。
CrosSave
為了在可能出現(xiàn)的‘生產(chǎn)故障’（缺陷晶片、ESD損壞等）條件下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能，安全氣囊系統(tǒng)需要具備冗余或多樣化特性。每個(gè)燃爆管配備兩個(gè)開(kāi)關(guān)（參見(jiàn)圖2）。這兩個(gè)開(kāi)關(guān)確保電流只有在規(guī)定的條件下流入燃爆管。
圖2：氣囊驅(qū)動(dòng)晶片的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
這種特性可透過(guò)叁種方式實(shí)現(xiàn)：採(cǎi)用單片IC整合高側(cè)（HS）和低側(cè)（LS）開(kāi)關(guān)；採(cǎi)用兩個(gè)相同的IC，但透過(guò)PCB設(shè)計(jì)使高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)分離（交叉耦合）；或者採(cǎi)用兩種不同的技術(shù)，將兩個(gè)不同的晶片整合至一個(gè)封裝內(nèi)（CrosSaveTM）。
採(cǎi)用單片IC時(shí)，如果晶片產(chǎn)生故障，就會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。因?yàn)閮蓚€(gè)開(kāi)關(guān)都整合在一個(gè)晶片上，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能。
第二和第叁種方式分離了兩個(gè)開(kāi)關(guān)，一旦出現(xiàn)故障，只是一個(gè)開(kāi)關(guān)會(huì)受損，仍能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能。哪種方式更加安全則需要進(jìn)一步探討。
CrosSave（參見(jiàn)圖3）具備單一封裝優(yōu)勢(shì)，與其他解決方案相較，節(jié)省了板卡空間，降低了設(shè)計(jì)難度，同時(shí)始終確保了系統(tǒng)的自動(dòng)防故障功能。
圖3：CrosSave的分離式晶片概念。
一方面，交叉耦合採(cǎi)用冗余性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能。冗余系統(tǒng)對(duì)于共因故障（CCF）的保護(hù)較差。另一方面，CrosSave採(cǎi)用多樣性策略，對(duì)于CCF保護(hù)較佳，但有較高的耦合係數(shù)。
總之，這兩種解決方案與單片系統(tǒng)相較，能夠提供更加安全的性能。
評(píng)論