车身控制模块需求分析与具体方案详解

车身控制模块随着人们对汽车的操控性及舒适性需求不断升高,汽车车身中的电子设备越来越多,如电动后视镜、中控门锁、玻璃升降器、车灯乃至其它更多的高级功能等。 应用环境苛刻的车身控制模块(BCM)对元器件提出了更高的要求。本文探入探讨BCM设计在电源、车身网络及板外大功率负载驱动等多个方面的要求,并比较分析了一些领域中不同方案的优劣势。

安森美半导体针身为全球领先的高性能、高能效硅方案供应商,针对车身控制模块等汽车应用提供具有强固保护特性、高可靠性、低静态电流的解决方案,如电源稳压器、总线收发器、高频收发器、继电器驱动器、预驱动器、电机驱动器、LED驱动器及MOSFET等,帮助设计人员为他们的BCM设计选择更佳的元器件方案,从而在市场上占据优势。

一、电源要求及方案选择

典型车身控制模块(BCM)设计重要的一步是确定电源要求,以及选择合适的电源方案。一般而言,BCM要求的输入电压在-0.5 V至32 V之间,输出电压为5 V或3.3 V。值得一提的是,汽车内的用电设备越来越多,如果电池直接供电的设备静态电流不够低,而汽车连续停泊较长时间,车内蓄电池可能因为过度放电而使汽车无法重新启动,故BCM设计需要考虑静态电流。此外,汽车应用中可能会常常面对高温环境,所以要求电源提供过温保护。

适合于BCM的电源包括线性电源(或称线性稳压器)和开关电源(或称开关稳压器)。这两种电源各有优势,究竟选择何种电源,还要看具体应用。在车身控制模块的供电电源方面,中国市场上所售汽车中,轿车一般采用12 V电源,而卡车和客车一般采用24 V电源。在12 V电源BCM中,推荐采用安森美半导体的线性稳压器,如NCV4275A等,见图2。NCV4275A是一款带复位和延迟功能的5 V、3.3 V/450 mA低压降(LDO)线性稳压器,这款器件支持可编程微控制器复位,并提供多种特性,如过流保护、过温保护、短路保护等。此外,在下图中位置1处串联一个二极管(MRA4005),这线性电源能有效防止高达-42 V的反向电压;在位置2处并联一个瞬态电压抑制器(TVS)管,可以有效阻止高达+45 V的瞬态电源负载突降(load dump)高压脉冲及不稳定的电源杂波,符合12 V汽车电源系统的ISO16750-2-2003 4.6过压测试规范。实际上,在汽车发动机启动瞬间就可能出现负载突降,从而导致电池电压升高至超过40 V。这些特性让NCV4275A非常适合汽车车身控制模块应用。

实际上,NCV4275A仅是安森美半导体针对汽车应用的宽范围线性稳压器中的一款,其它线性稳压器有如NCV8664/5、NCV4949、NCV8503/4/5/6、NCV4274A等。超低静态功耗的产品,静态电流低至30 μA以下,驱动电流范围在100 mA至450 mA之间。

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