細(xì)述汽車系統(tǒng)選擇智能功率器件的五個理由

在傳統(tǒng)的汽車應(yīng)用中，由于對車內(nèi)電路較高的安全性能要求，帶有保險絲保護(hù)的電子機械式開關(guān)在高負(fù)載應(yīng)用中一直被廣為采用。然而，這種系統(tǒng)解決方案也有一定的局限性。機械式繼電器在長時間運作時容易磨損和發(fā)生接觸差錯。同時，這種系統(tǒng)方案也不具備脈寬調(diào)制(PWM)功能，并且還要求額外的診斷和保護(hù)器件。一旦發(fā)生電路故障，就需要更換保險絲，而且保險絲的溫度特性對負(fù)載的要求往往比配線要高。在低溫和短時間內(nèi)，瞬時短路所產(chǎn)生的強大電流對系統(tǒng)依然有很大的危害。因此，無論是基于成本，還是技術(shù)上的考慮，傳統(tǒng)的繼電器和保險絲方案都不是最好的選擇。由于以上這些原因，汽車系統(tǒng)逐漸減少了保險絲和繼電器的使用，越來越多的智能功率器件走進(jìn)了新一代汽車系統(tǒng)。

在日前于深圳召開的“2007英飛凌汽車車身電子解決方案研討會”上，英飛凌科技（中國）有限公司汽車、工業(yè)及多元化電子市場部汽車電子系統(tǒng)應(yīng)用工程師荊杰飛（Jean-Philippe Boeschlin）就指出：“由于智能功率器件在技術(shù)上以及成本上的多重優(yōu)勢，其在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用將會越來越廣泛。智能功率器件可以輕松的采用PWM控制，頻率可達(dá)80-150Hz，而傳統(tǒng)的保險絲和繼電器方案卻不能采用這種控制方式，已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的實際要求。”關(guān)于汽車系統(tǒng)選擇智能功率器件的五個理由，英飛凌專家將為我們娓娓道來。

系統(tǒng)成本低，才是真的成本低！

當(dāng)談到系統(tǒng)成本問題時，荊杰飛強調(diào)：“雖然相較于智能功率器件，繼電器和保險絲的成本較低，但由于其可靠性偏低，故障率較高等原因，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)成本上揚。因此，在計算成本時，不能單純考慮單個器件，而應(yīng)進(jìn)行綜合考量。” 他說，傳統(tǒng)的繼電器電路由于需要采用保險絲熔斷來保護(hù)過流電路，就必須相應(yīng)的使用較粗的導(dǎo)線，這樣一來，不但整個系統(tǒng)重量增加，成本也會隨之提高。而采用功率器件的電路無須加裝保險絲，因此可以采用較細(xì)的導(dǎo)線來對負(fù)載進(jìn)行控制，不但減輕了系統(tǒng)重量，還能夠有效降低系統(tǒng)成本。

擺脫束縛，真正實現(xiàn)小型化

荊杰飛還對幾種方案的外形尺寸進(jìn)行了比較。采用繼電器和保險絲的系統(tǒng)，體積較大，其頂部帶有很大的散熱片；而采用普通的智能功率器件，其體積就小了很多，但仍需加裝散熱片；如果采用導(dǎo)通電阻很小的新一代智能功率器件，將會徹底擺脫散熱片的束縛，真正實現(xiàn)系統(tǒng)小型化。而且，由于采用的功率器件本身具有完善的保護(hù)功能（過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、過溫關(guān)斷、開路檢測等），因而省去了保險絲和一些分立元件，減小了控制器的體積；同時還可實現(xiàn)故障診斷功能，不但可以知道是哪一器件出現(xiàn)了故障，而且可以知道是什么原因?qū)е铝诉@樣的錯誤，更加有利于維修。

無須預(yù)驅(qū)動，輕松實現(xiàn)低功耗、無噪聲

由于單片機不能直接對繼電器進(jìn)行驅(qū)動，需要加裝預(yù)驅(qū)動器件，并且在其導(dǎo)通時有固定的耗散功率。而采用智能功率的汽車電路，可以采用單片機直接進(jìn)行控制，其耗散功率較小。并且電路基本沒有噪聲，但采用繼電器方案就很難實現(xiàn)這一點。例如，雨刷、電動座椅控制系統(tǒng)就對此有較高的要求。

高低立見的可靠性大比拼

荊杰飛還以PROFET器件為例，采用數(shù)據(jù)參照，向與會工程師直觀的介紹了智能功率器件的高可靠性。他說：從2002年到2006年，英飛凌一共交付了8億個PROFET器件，其失效率為0.18dmp，也就是說，每一千萬個PROFET器件中僅有兩個失效器件，這是繼電器所望塵莫及的。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，繼電器的失效率幾乎是智能功率器件的10到100倍之多。像在汽車這樣的高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性要求的環(huán)境中，智能功率器件無疑是最為明智的選擇。同時，傳統(tǒng)的繼電器控制布線復(fù)雜，造成的電磁干擾嚴(yán)重，也會使整個系統(tǒng)的可靠性下降，同時還會給裝配和維護(hù)帶來諸多問題。

靈活的參數(shù)調(diào)節(jié)功能

在過載保護(hù)電路中，由于保險絲的特性是一定的，因此不能夠根據(jù)電路的實際情況對其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。而采用智能功率器件的過載保護(hù)電路，就體現(xiàn)了無比的優(yōu)越性。它可以通過單片機及軟件對電流采樣數(shù)據(jù)的計算，根據(jù)想要達(dá)到的效果對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和調(diào)整，從而來判斷電路此時是否需要進(jìn)行過載保護(hù)，可極大提高過載保護(hù)電路的靈活性。

隨著汽車智能化的程度越來越高，市場對新的控制功能的需求也不斷上升，如中央門鎖、車窗玻璃升降、后視鏡調(diào)節(jié)、天窗控制、座椅調(diào)節(jié)、點火延時控制等，因此對整個控制系統(tǒng)的要求也越來越高。相信基于以上五種考慮，智能功率器件將是汽車電子系統(tǒng)工程師的明智之選！