中心議題：

• 汽車電源要求及方案選擇
• 車身網絡要求及發展趨勢
• 板外大功率負載驅動及方案比較

解決方案：

• 在12 V電源BCM中采用線性穩壓器
• 24 V電源的BCM采用開關穩壓器
• 車身控製網絡應用高集成度的芯片
• 遙控上鎖及開鎖采用高靈敏度帶喚醒及睡眠檢測的高頻收發器

隨著人們對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備越來越多，如電動後視鏡
、中控門鎖、玻璃升降器、車燈乃至其它更多的高級功能等。
          
                                       圖1：典型車身控製模塊(BCM)的係統架構。

電源要求及方案選擇

典型車身控製模塊(BCM)設計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。

zhideyitideshi，qicheneideyongdianshebeiyuelaiyueduo

，ruguodianchizhijiegongdiandeshebeijingtaidianliubugoudi，erqichelianxutingbojiaochangshijian，cheneixudianchikenengyinweiguodufangdianershiqichewufazhongxinqidong，guBCM設計需要考慮靜態電流。此外，汽車應用中可能會常常麵對高溫環境，所以要求電源提供過溫保護。

適合於BCM的電源包括線性電源(或稱線性穩壓器)和開關電源(或稱開關穩壓器)。這兩種電源各有優勢，究竟選擇何種電源，還要看具體應用。

在車身控製模塊的供電電源方麵，中國市場上所售汽車中
，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體的線性穩壓器，如NCV4275A等
，見圖2。

NCV4275A是一款帶複位和延遲功能的5 V
、3.3 V/450 mA低壓降(LDO)線性穩壓器
，這款器件支持可編程微控製器複位，並提供多種特性，如過流保護、過溫保護
、短路保護等。此外，在下圖中位置1處串聯一個二極管(MRA4005)，這線性電源能有效防止高達-42 V的反向電壓。

在位置2處並聯一個瞬態電壓抑製器(TVS)管，可以有效阻止高達+45 V的瞬態電源負載突降(load dump)高壓脈衝及不穩定的電源雜波，符合12 V汽車電源係統的ISO16750-2-2003 4.6過壓測試規範。

實際上，在汽車發動機啟動瞬間就可能出現負載突降，從而導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製模塊應用。
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實際上，NCV4275A僅是安森美半導體針對汽車應用的寬範圍線性穩壓器中的一款，其它線性穩壓器有如NCV8664/5、NCV4949、NCV8503/4/5/6
、NCV4274A等。超低靜態功耗的產品，靜態電流低至30 μA以下
，驅動電流範圍在100 mA至450 mA之間。
                
                                                圖2：車身控製模塊中線性電源典型應用電路示意圖。

24 V電源的BCM應用中
，需要將24 V電壓轉換至5 V或3.3 V，如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)
，電(dian)源(yuan)芯(xin)片(pian)本(ben)身(shen)就(jiu)會(hui)有(you)很(hen)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)消(xiao)耗(hao)

，產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)熱(re)量(liang)導(dao)致(zhi)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)而(er)燒(shao)壞(huai)芯(xin)片(pian)
，所(suo)以(yi)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)，我(wo)們(men)推(tui)薦(jian)采(cai)用(yong)安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)係(xi)列(lie)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)的(de)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)，如(ru)NCV51411
、NCV8842、NCV8843、NCV33063、NCV33163、NCV3063
、NCV3163、LM2576、LM2575及NCV2574等。

這些開關穩壓器具有較高的效率，避免產生大量的放熱
，保護芯片

，提升係統可靠性。這些汽車應用的開關穩壓器驅動電流多數在0.5 A至1.5 A之間，有的達到2.5 A(NCV33163)
，開關頻率在50 kHz至300 kHz之間。以NCV51441為例，這款器件使用V2控製架構，提供無可比擬的瞬態響應、極佳總體穩壓精度及最簡單的環路補償。

這款器件上的“BOOST”引腳支持“充當啟動電路(Bootstrapped)”工作，將能效提升至最高
；集成的同步電路支持並行電源工作或將噪聲降至最低。

車身網絡要求及發展趨勢

可以應用於汽車中的係統總線有多種，如控製器區域網絡(CAN)、本地互連網絡(LIN)及FelxRay等。這些總線的特點各不相同，表1比較了汽車應用中幾種常見的係統總線，並列出了典型的安森美半導體總線收發器產品。

             
                                           表1：不同汽車總線比較及典型收發器。

圖3a)及b)分別顯示了基於安森美半導體CAN收發器AMIS-42665及LIN收發器NCV7321的典型電路。值得一提的是，AMIS-42665提供小於的10 μA的極低靜態電流。支持總線喚醒
，共模電壓範圍-35 V至+35 V
，可以承受額定+/-8 kV的靜電放電(ESD)脈衝。NCV7321則支持-45 V至+45 V的電壓範圍，承受額定5 kV的ESD脈衝。這些器件均提供強大的保護功能。[page]

     
                       圖3：基於安森美半導體收發器的典型CAN電路(圖a)及LIN電路(圖b)。

在zai車che身shen控kong製zhi網wang絡luo應ying用yong中zhong，需xu要yao盡jin可ke能neng地di配pei合he降jiang低di成cheng本ben及ji空kong間jian要yao求qiu
，同tong時shi提ti升sheng係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he長chang期qi可ke靠kao性xing，故gu需xu要yao提ti升sheng元yuan器qi件jian的de集ji成cheng度du。得de益yi於yu近jin年nian來lai出chu現xian的de混hun合he信xin號hao工gong藝yi，如ru安an森sen美mei半ban導dao體ti的deSmart Power高壓BCD工藝，高壓模擬電路如今能夠與低壓電路集成起來，使更高集成度的係統芯片得以開發和應用。

如安森美半導體的NCV7440在同一顆芯片上集成了線性穩壓器及CAN收發器，NCV7420則集成了線性穩壓器及LIN收發器。這樣的集成有效節省PCB板空間
，可以給MCU單獨供電，有效遏製其它模塊對MCU電源的幹擾。

安森美為汽車車身控製網絡應用推出一款超高集成度的芯片——NCV7462。這款芯片集成了線性穩壓器、CAN收發器、LIN收發器、看門狗(WD)電路、低邊驅動及高邊驅動，將所需外部元件數量減至極少，僅占用極小的電路板空間，並幫助簡化設計流程。

遙控上鎖及開鎖設計要求及解決方案

汽車中的遙控上鎖及開鎖的應用越來越普及。車身控製模塊使用315 MHz(美國、日本)或433MHz(歐洲)頻率，通過高頻接收和發送來實現遙控上鎖及開鎖功能。

這類應用中的設計難點在於設計阻抗匹配電路，從而使功率損耗降至最低。

此類應用的要求包括低靜態電流、提供睡眠模式、低發射功率、高接收靈敏度、低功耗及適宜的頻率範圍等。而安森美半導體的ON-53480高頻收發器很好地滿足這些設計要求，如靜態電流低至小於1 µA，帶有喚醒及睡眠檢測功能，信號電平僅為10 dBm
，接收靈敏度更是低於-100 dBm
，且工作電流僅為10 mA，頻率範圍為280至343 MHz。

板外大功率負載驅動及方案比較

車身控製模塊電路板需要為板外的一些大功率負載供電，這些負載包括汽車內部照明(5 W及10 W)
、單向電機和汽車喇叭等。

一(yi)種(zhong)可(ke)選(xuan)的(de)方(fang)案(an)是(shi)采(cai)用(yong)板(ban)內(nei)繼(ji)電(dian)器(qi)。繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)屬(shu)於(yu)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)
，而(er)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)在(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)需(xu)要(yao)比(bi)維(wei)持(chi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)電(dian)流(liu)大(da)的(de)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)
，且(qie)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)在(zai)接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)或(huo)斷(duan)開(kai)電(dian)源(yuan)的(de)瞬(shun)間(jian)會(hui)產(chan)生(sheng)反(fan)向(xiang)電(dian)動(dong)勢(shi)。要(yao)驅(qu)動(dong)繼(ji)電(dian)器(qi)
，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)NUD3124、NUD3160或NCV7608等繼電器驅動器。
              
                                                       表2：板外大功率負載驅動方案優缺點比較

另一種方案是采用“預驅動器+MOSFET”來驅動板外大功率負載，其中預驅動器可以采用安森美半導體的NCV7513A
，這器件支持並行端口及SPI端口通信
，可編程
，提供失效模式檢測及短路和斷路診斷功能。

第三種方案是采用SmartFET驅動。這是帶保護的MOSFET，在MOSFET基礎上增加了多種功能
，如過壓鉗位、ESD保護、過流保護
、過溫保護
、反壓保護及高邊和低邊驅動。典型器件如低邊驅動的NCV8401/2/3，及用於高邊驅動(內部集成了升壓電路)的NCV8450和NCV8460等。這三種方案的優缺點見表2。

應用於BCM的其它方案

除了上述板外大功率負載
，汽車應用中常見的電動後視鏡方麵，可以采用安森美半導體的NCV7703來驅動其中的轉向電機。這器件提供3個半橋輸出
，輸出電流為0.6 A
，最高達1 A
，並具備自診斷功能，提供低靜態電流、SPI通信及低壓/過壓/過溫保護等特性。

此外
，車身控製模塊需要采集車門、車鎖、組合開關等數十個信號，往往需要擴展MCU的輸入端口，這就需要並行端口轉串行端口的邏輯轉換芯片
，常用的是安森美半導體的8位移位寄存器MC14021B。

安森美半導體還為組合尾燈提供不同的解決方案。如NCV7680是一款8通道低邊恒流驅動器
，能以脈寬調製(PWM)方式設定尾部行車/刹車電流輸出
，而NSI45xx則是新推出的恒流線性穩壓器(CCR)
，基於安森美半導體待批專利的自偏置晶體管技術
，以低成本、強固等特點提供較高性能，著眼於替代一些汽車尾燈中使用的電阻型驅動器。

應用環境苛刻的車身控製模塊(BCM)對元器件提出了更高的要求。本文深入探討BCM設計在電源
、車身網絡及板外大功率負載驅動等多個方麵的要求
，並比較分析了一些領域中不同方案的優劣勢。

安森美針對車身控製模塊等汽車應用提供具有強固保護特性、高可靠性、低靜態電流的解決方案，如電源穩壓器、總線收發器、高頻收發器、繼電器驅動器、預驅動器、電機驅動器
、LED驅動器及MOSFET等
，幫助設計人員為他們的BCM設計選擇更佳的元器件方案
，從而在市場上占據優勢。