車門執行機構驅動器和電源管理芯片都采用意法半導體為此應用專門優化的BCD (Bipolar、CMOS和 DMOS) 半導體制造技術。車門執行機構驅動器芯片采用0.7μm BCD技術,電源管理芯片采用0.57μm BCD技術。
為順應新的汽車技術發展趨勢,汽車半導體器件必須高效、安全地控制更多的電氣負載,最大限度地降低靜態電流,同時采用高集成度解決方案,減少元器件數量,縮減電路板空間,降低產品重量,從而大幅簡化設計。
意法半導體專有的先進的0.16μm BCD8S是實現市場上獨一無二的高集成度單片解決方案(圖3)的關鍵技術,可滿足電源管理、故障保護和車門負載驅動等應用的技術需求。這項技術還能提高能效和計算能力,將芯片的結溫提高到175°C,達到汽車OEM廠商嚴格規定的標準結溫,破解單片集成電源管理和執行機構驅動器帶來的極具挑戰性的熱管理難題。
意法半導體創新的L99DZ100G / GP前車門控制器芯片和L99DZ120后車門控制器芯片有助于設計人員節省空間,同時提高車門控制模塊的可靠性和能效。
以前的車門區ASSP (專用標準產品)解決方案需要2個芯片:一個12mm×12mm(TQFP64)的車門執行機構驅動器和一個10mm x 10mm(PowerSSO-36)的電源管理芯片,而意法半導體的車門區控制單片解決方案只需一個封裝面積與TQFP64相同的LQFP64(圖4),這對于PCB電路板小型化非常重要,能夠適應更嚴格的空間要求。除了利用新的BCD技術縮減裸片尺寸外,還通過新的創新封裝結構縮減封裝面積,在縮小車門系統IC的同時,提高輸出電流峰值和功率密度。
全系產品軟件相互兼容,還有助于簡化開發,縮短產品市場時間。
意法半導體專有的BCD8S先進汽車技術在實現這種單片解決方案中發揮著關鍵作用。該解決方案具有多種功能,包括內置半橋和高達7.5A的高邊驅動器,可滿足車門區應用的新要求。該解決方案還集成高速CAN(HS-CAN)和LIN 2.2a接口(SAE J 2602)、控制模塊和保護電路。 除標準特性功能外,L99DZ100GP還支持ISO 11898-6 HS-CAN標準的選擇性喚醒,讓使用頻率不高的ECU進入睡眠模式,同時保持與CAN總線的連接,最大限度地提高節能效果。
兩款前門控制器都集成了MOSFET半橋,可以驅動多達五個直流電機和一個外部H橋。此外,這兩款芯片還有八個LED驅動器和兩個白熾燈驅動器、一個后視鏡加熱器柵極驅動器和一個車窗電致變色玻璃控制模塊。其它特性包括外部電路(微控制器、傳感器等)穩壓器,以及相關的定時器、看門狗、復位發生器和保護功能。后門控制器L99DZ120也具有類似的功能,例如,電動車窗升降電機驅動器。
為車輛配備更多電子系統和功能有助于增加汽車的賣點,但更多的電子配置也提高了功率要求。因此,必須準確分析每個系統在各種工作條件下的功耗,尤其是純電動汽車,浪費電力就等于縮短續航里程;電氣部件越多,泄漏電流越大,這是不可避免的。因此,所有汽車制造商都非??粗仂o態電流和待機電流低的產品和/或技術。大多數ECU的最大待機電流預算為100μA,所以,客戶經常說:“每個微安都很重要”。
因此,意法半導體在新車門區控制器芯片上集成一個有多種低靜態電流模式的先進電源管理模塊(待機/睡眠、定期監測、專用低電流模式LDO穩壓器、定時器、接觸設備電源)。在VBAT待機模式下,靜態電流降至10μA以下,處于7μA-8μA區間內,是雙片IC(車門區驅動IC+電源管理IC)拓撲結構的二分之一。對于車門應用,在通過外部接觸設備監測或通信接口(LIN、HS-CAN或支持選擇性喚醒的HS-CAN)物理層喚醒穩壓器之前,控制器不給微控制器(MCU)供電。
意法半導體的新車門區控制器不僅在一個封裝內整合了以前的車門區執行機構驅動器芯片和電源管理芯片,還增加了一些新功能,以更好地服務新的汽車發展趨勢。
為支持自動LED占空比補償功能,意法半導體的新車門區控制器實現了一個新的IP模塊,內部補償算法利用電源電壓測量值修正LED驅動器功率級的占空比,確保LED在ECU電源電壓波動時也能保持均勻的亮度。開發者可根據不同的負載靈活設置占空比補償功能,使用不同的LED以及串聯LED,從而節省外部微處理器的負荷,并最大限度地減少SPI的數據流量。
熱群集概念是新控制器的另一個新特性,發生短路等事件時,該特性可單獨禁用短路的輸出通道,其它輸出通道保持正常工作。