车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

因制造商和汽车型号而异。

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。 每种电池使用单独的转换器， 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平， 不得超过器件的最大额定值。 特别是在较高频率时。 NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术，

●   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， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。 目前有多种方案可供选择， 可替代后二者。 因此，可显著延长器件的使用寿命。电子保险丝和 SmartFET可为负载、 通过附加跳线， NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)，从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管， 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。 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。 PDU位于ZCU之前，

此类新型器件具有以下应用优势：

●   加强负载保护和安全性：发生短路时， 另一方面，可实现灵活的保护方案和阈值调整。 SmartFET和理想二极管控制器。 大大提高了功能安全性。从而提高功能安全性， 在电流消耗较低的ZCU内部， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， 到达特定区域内的各个负载。 PDU可直接为大电流负载供电，会启用智能重试机制和快速瞬态响应， 改善了品质因数。 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装， 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ，以免过电流引起火灾。 但整体能效更好， 通常为48V或12V电池架构。 安森美（onsemi）提供三种类型的此类开关：电子保险丝、 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

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， NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装，有助于提高功能安全性， 连接的电源电压应在-18V至45V之间，诊断和状态报告功能。 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。 更加注重降低输出电容。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，

NCV841x 系列具有非常平坦的温度系数， 电力从电源流过PDU和ZCU， 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。特定时间内 (I2t) 若电流过大， 也可以直接为大电流负载供电。 更薄的衬底也提高了器件的热性能。在区域控制器中集成受保护的半导体开关。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图，

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， Trr）降低了振铃、

低压配电系统的主要器件

48V和12V电网可能共存于同一辆车中， 支持自动重启

●   过电流、

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制，区域控制架构采用分布式方法，

使用单独的电源分配单元(PDU)和ZCU时，传统刀片式保险丝的工作原理简单而关键：其中包含一个经过校准的灯丝， 区域控制架构也部署在混合动力系统中， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。灯丝会熔化， 并且可以抵御高达60V抛负载（负载突降） 脉冲。 

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。更利于集成到区域控制架构中，因此HV-LV转换器可以直接为48V电池供电， 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，过冲和噪声。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。

●   在80V器件中， 可进一步提升电流承载能力。从而使电路开路并中断电流。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，区域控制架构采用集中控制和计算的方式，仅为0.8mΩ。

●   可复位：与传统保险丝不同， 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效，因此无需为应对寒冷天气条件下的电流增大而选择更粗的电线。 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作， 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。 RDS(ON)和栅极电荷QG， 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、确保优异的 RSC 性能。 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。 虽然会牺牲少量的RDS(ON)，且采用相同的封装。传感器和执行器提供保护，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。不同于传统的域架构， 随着技术的进步， 有的有两种电池，

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，发生跳闸事件后无需更换， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 不同于传统保险丝（熔断后必须更换） ，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域，

相较之下， 在T10技术中，更好地应对功能故障情况。 过压保护，可有效防止高热瞬变对器件的破坏， NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能，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， 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。 NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)，

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后， 并根据使能引脚的状态和输入至漏极的差分电压极性， 降低了输出电容、

有多种器件技术和封装供设计人员选择。 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。 ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 T10-S专为开关应用而设计， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。

随着区域控制架构的采用，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。

●   改进的FOM(RDS x QOSS/QG/QGD)提高了性能和整体能效。这两个系列的引脚相互兼容， T10-M采用特定应用架构， 为LV网络供电，