安森美半導體汽車技術及車身和動力係統解決方案
發布時間:2010-12-22 來源:安森美半導體
中心議題:
- 車身暖通空調((HVAC)的控製
- 通信和電源
- 直流電機驅動器
解決方案:
- 引擎管理解決方案
- 燃油噴射係統解決方案
- 安森美半導體車身及便利應用解決方案
suizherenmenduiqicheshushixingdengfangmianyaoqiudetigao,cheshendianzikongzhihedonglixingdezhongyaoxingriyituxian,yuelaiyueduodeqichekaishizhuangbeigaoxingnengdecheshenkongzhixitonghexianjindeguanlixitong。zheleixitongdezengjiaheshengjiweibandaotiqijiandeyingyongkaipilejudadekongjian。
danshi,mianduihuanbaohefengfuxiaofeizhetiyandexuqiu,yijiqicheqijiandezuiyangeguifan,zhizaoshangyifangmianyaozaichanpindeshejihezhizaodengfangmiangengjiazhuzhongkekaoxingzhibiaoderenzheng,lingyifangmianyeyaobaozhengchanpinzaitigonggenggaoxingnengdetongshi,fuhehuanbaojienengfangmiandeyaoqiu。benwenjiangjieheansenmeibandaotideqichejishuzhuanchang,tantanqichecheshenjidonglixitongjiejuefangansuocaiyongdegezhongqijian。
先進的汽車工藝技術
汽車電子設備的增加使汽車的各個部分都無法避免寄生信號,甚至可能出現80 VV的(de)峰(feng)值(zhi),汽(qi)車(che)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)。用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)的(de)模(mo)塊(kuai)和(he)組(zu)件(jian)需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)這(zhe)種(zhong)峰(feng)值(zhi)並(bing)保(bao)證(zheng)實(shi)現(xian)應(ying)有(you)的(de)功(gong)能(neng)。安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)利(li)用(yong)成(cheng)熟(shu)的(de)汽(qi)車(che)技(ji)術(shu)能(neng)力(li),開(kai)發(fa)了(le)一(yi)套(tao)專(zhuan)門(men)的(de)高(gao)電(dian)壓(ya)汽(qi)車(che)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu),實(shi)現(xian)複(fu)雜(za)的(de)高(gao)電(dian)壓(ya)係(xi)統(tong)級(ji)芯(xin)片(pian)(SoC)解決方案,滿足最大電壓和數字門集成的要求。
同時,汽車中越來越多的電子含量對電磁兼容性的要求越來越高,汽車製造商也製定了相應的性能標準,旨在使車載網絡(IVN)應用擁有更高的抗ESD脈衝和抗EMI能力。安森美半導體利用創新的I3T50/I3T80技術提供最佳的一流器件,通過深溝槽隔離等工藝既實現了先進功能,又保證了可靠設計,降低了芯片上不同單元(cell)結構之間的幹擾。
安森美半導體的一係列技術允許使用高達100V的電源,有利於元件的集成——包括嵌入式微處理器內核。安森美半導體的汽車ASIC和專用標準產品(ASSP)解決方案廣泛用於動力總成(包括環境溫度≥150℃的高溫應用)、安全、車身、儀表板、IVN、傳感器和驅動器應用。
安森美半導體是汽車MOSFET市場的主要供應商。除了平麵MOSFET產品係列,該公司還提供40 V和60 V溝槽MOSFET。溝槽技術是為低Rds((on))開關應用優化的,與平麵技術相比,更適用於線性操作模式。
安森美半導體車身及便利應用解決方案
車身電子及便利應用包括氣候控製、智能接線盒、前照燈調節與電源控製、雨刷和光傳感、後視鏡控製、座椅位置/加熱/冷卻、車門模塊、方向盤傳感器等。
這裏以車身暖通空調((HVAC)的控製、通信和電源,以及直流電機驅動器為例介紹。
1. 車身HVAC的控製、通信和電源
HVAC包括多個子係統:其一是汽車加熱及通風係統,從外部管道吸入清新空氣進入車廂;jinrudekongqikeyitongguolianjieyinqinglengquexitongdexiaoxingfarexinlaijiare。qiyongtushitigaochengkedeshushiheanquandu。qiershikongtiaozhilengxitong,jiangcheneireliangzhuanyidaobuduanxunhuandezhengfahelengningdewaibukongqizhong,jiangdikongqidewenduheshidu。qisanshikongzhitou,jidaiyouyonghujiemiandeECU((電子控製單元)。

圖1是HVAC的框圖,圖中綠色的部分都會用到安森美半導體的各種器件。這些器件包括用於I/O保護的二極管和整流器;用於收發器或SBC的接口;用於電機預驅動器(BLDC、BDC)的IGBT/FET和MOSFET;用於步進電機驅動的負載/繼電器驅動器及接口;用於控製麵板的雙極晶體管/數字晶體管(BRT)、接口、模擬開關、標準邏輯、多路轉換器;用於信號調理的放大器和比較器、運算放大器;用於高端驅動器的驅動器、負載/繼電器驅動器、IGBT/FET和MOSFET;用於電源保護的二極管和整流器、小信號開關二極管、齊納二極管、肖特基二極管;用於穩壓(線性、開關)的接口、直流-直流(DC-DC)控製器、轉換器和穩壓器、控製器、線性穩壓器;用於監控的DC-DC控製器、轉換器和穩壓器;以及用於低端驅動器的負載/繼電器驅動器、IGBT/FET和MOSFET。
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2. 車身HVAC直流電機驅動器
目前,最流行的翼板執行器(flap actuator)是(shi)將(jiang)位(wei)置(zhi)信(xin)號(hao)反(fan)饋(kui)給(gei)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)簡(jian)單(dan)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)。為(wei)了(le)控(kong)製(zhi)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)正(zheng)向(xiang)和(he)反(fan)向(xiang),必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)全(quan)橋(qiao)配(pei)置(zhi)的(de)兩(liang)個(ge)高(gao)端(duan)功(gong)率(lv)級(ji)和(he)兩(liang)個(ge)低(di)端(duan)功(gong)率(lv)級(ji)。通(tong)常(chang),這(zhe)些(xie)驅(qu)動(dong)器(qi)集(ji)成(cheng)了(le)所(suo)需(xu)的(de)功(gong)能(neng),如(ru)過(guo)壓(ya)、過載和過溫保護。此外,SPI接口可以為微控製器提供診斷功能。
集(ji)成(cheng)的(de)脈(mai)衝(chong)計(ji)數(shu)技(ji)術(shu)結(jie)合(he)額(e)外(wai)的(de)信(xin)號(hao)調(tiao)節(jie)塊(kuai)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)分(fen)立(li)的(de)位(wei)置(zhi)電(dian)位(wei)計(ji)器(qi)。在(zai)脈(mai)衝(chong)計(ji)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong),該(gai)電(dian)路(lu)檢(jian)測(ce)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)換(huan)向(xiang)脈(mai)衝(chong),並(bing)為(wei)每(mei)個(ge)檢(jian)測(ce)到(dao)的(de)換(huan)向(xiang)脈(mai)衝(chong)創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)。通(tong)常(chang)這(zhe)些(xie)脈(mai)衝(chong)要(yao)反(fan)饋(kui)到(dao)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)進(jin)行(xing)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)和(he)位(wei)置(zhi)控(kong)製(zhi)。安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)為(wei)這(zhe)類(lei)電(dian)路(lu)定(ding)製(zhi)的(de)ASIC已經投產。
六路半橋式驅動器NCV7708就是一種靈活的單麵高/低端驅動器。其六個高端和低端通道專門用於電機控製配置,如半橋或全橋。NCV7708可以通過一個16位SPI接口控製5個直流電機。該器件還可以控製繼電器或指示燈。圖2是該器件的功能框圖。

三路半橋驅動器NCV7703可以控製兩個直流電機。功率級的內部連接作為半橋使用,采用SO-14封裝的器件可有效減少引腳數量。圖3是該器件的框圖。

3. 用於車身HVAC的可配置電機、繼電器和LED驅動器
NCV7608具有最大的靈活性,可以驅動不同類型的電機及各種負載,如燈泡、發光二極管和繼電器。NCV7608有一個可防止LED發光的特殊診斷電流禁用位,以及標準的診斷功能。圖4是NCV7608的功能框圖。

該器件是一款8路可配置低端/高端驅動器,采用高密度SOIC-28W封裝,能夠在-40℃至+150℃的結溫下工作。NCV7608具有3.15 V至5.25 V的寬輸入電壓範圍,並具有8路完全獨立的輸出驅動器,能夠任意配置為高端、低端或半橋配置組合,為需要驅動大量負載的設計人員提供極靈活的方案。
該器件通過集成的標準串行外設接口執行所有輸出段的數字控製,這種功能還能獲取診斷故障信息。此外,4個通道能利用外部控製輸入引腳進行脈寬調製(PWM)控製。該器件在25℃時的典型導通阻抗(RDSON)僅為1.2 Ω,能大幅延長電池使用時間。
規範完備的NCV7608還提供正/負瞬態保護、過流保護及過溫保護功能。其集成鉗位電路(在高端及低端工作模式下)確保過溫保護及欠壓鎖定。利用NCV7608可以支持單極和雙極步進電機控製,如圖5所示。

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安森美半導體動力係統解決方案
動力總成包括傳輸控製和位置檢測、引擎控製、油門控製、油位檢測、空氣流量監測、氣門控製、燃油噴射控製等。這裏介紹的是安森美半導體的引擎管理和燃油噴射係統解決方案。
1. 引擎管理解決方案
安森美半導體為汽油引擎、雙燃料/彈性燃料(bi/flexfuel)和柴油引擎開發了各種定製和標準產品,範圍覆蓋從點火控製的供氣和供油到排氣後處理子係統的眾多應用。這些產品組合包括:電感式角度傳感器接口、壓力傳感器接口、爆震和輪速檢測電路、油/尿素流(urea-flow)和氣流接口、車載網絡組件、油門執行器驅動器和前置驅動器、電磁和壓電燃料噴射係統、火花點火、風機、泵和液壓控製。圖6是汽油引擎管理係統的框圖。此外,安森美半導體還提供柴油引擎管理係統,以滿足柴油引擎在歐洲和北美地區持續增加的需求。

2. 燃油噴射係統解決方案
燃油噴射係統用來測量每個氣缸的燃料數量和時序。完全集成的多點(MPI)汽油引擎管理係統仍然是目前最流行的解決方案。為滿足強勁增長的汽油直噴(GDI)係統的新需求,安森美半導體還推出了動力總成方案,涵蓋了傳輸控製和位置檢測、引擎控製、油門控製、油位傳感器、空氣流量監測、氣門控製、燃油噴射控製等應用。
半導體器件有助於通過引擎的控製、檢測和驅動來提高效率。精心控製的關鍵部件(如噴油器和氣門)可達到最高效率。為了提高控製能力,需要對燃燒室壓力進行實時測量和處理,可減少汽油引擎30%的燃料消耗。
總結
除chu了le用yong於yu車che身shen和he動dong力li係xi統tong,安an森sen美mei半ban導dao體ti采cai用yong先xian進jin汽qi車che工gong藝yi技ji術shu的de各ge種zhong汽qi車che應ying用yong產chan品pin,還hai可ke以yi用yong於yu汽qi車che電dian子zi的de其qi他ta部bu分fen,以yi實shi現xian優you異yi的de性xing能neng。這zhe些xie器qi件jian包bao括kuo:集成了關鍵係統元件的係統級芯片可提高係統可靠性,降低能耗,節省電路板空間;極低靜態電流和寬線性穩壓能力的線性穩壓器具備短路保護和過溫保護;采用自保護MOSFET的集成電路可取代繼電器和保險絲驅動電磁線圈和燈;消除反向恢複振蕩的高壓整流器可提供低正向壓降,提高效率;有瞬態電壓保護功能的高可靠電子模塊可實現I/O和傳感器、負載突降、網絡數據線和負載開關等保護。此外,安森美半導體還提供各種汽車級運算放大器和比較器、可靠的電機和機電繼電器驅動集成電路及插座、采用標準CMOS/低電壓CMOS工藝的穩固的標準邏輯係列。
所有這些集成電路和分立器件均符合汽車可靠性和溫度等規範和環保要求,同時可以滿足人們對汽車舒適性等方麵越來越高的要求。
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