英飛凌車門模塊的驅(qū)動策略綜述
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至今采用繼電器的策略仍在被廣泛使用，主要原因是硬件成本較低、技術(shù)成熟并且能很好地處理大電流。然而，該策略也有許多缺點為人們所知：
1．繼電器解決方案需要較多的外部元件組成基本電路，如保險絲、前置驅(qū)動器(一般是一對達林頓管)和飛輪二極管；
2．繼電器不能為自身和整機提供任何保護；
3．繼電器自己沒有任何診斷功能。它需要分流電阻和運放等外部器件才能實現(xiàn)電流監(jiān)測；
4．繼電器解決方案無法實現(xiàn)PWM控制；
5．通常繼電器本身體積比較大，需要保險絲盒；
6．作為一種移動部件，繼電器的機械可靠性較低；
7．當要求開關(guān)次數(shù)較多(如轉(zhuǎn)向燈應(yīng)用)時，繼電器的電子壽命很有限；
8．保險絲和繼電器解決方案發(fā)熱比較大，因為繼電器線圈和觸點以及保險絲本身和分流電阻都有較大的功率損失。
智能開關(guān)和橋的出現(xiàn)為解決以上問題打開了大門。一些新的器件，如英飛凌的NovalithIC，可以為大電流電機驅(qū)動設(shè)計提供合適的解決方案。
BTS7960是NovalithIC全集成大電流半橋系列產(chǎn)品中的第一位成員，它在一個TO-263封裝中包含了三個獨立的芯片：一個p溝道MOSFET作為其高側(cè)基片，一個n溝道MOSFET作為其低側(cè)基片，還有一個驅(qū)動器芯片。這三個芯片利用芯片堆疊(chip-on-chip)和芯片相鄰(chip-by-chip)技術(shù)安裝在一個共同的引線框架(lead-frame)內(nèi)。
BTS7960的路徑RDS(ON)在25℃時為17毫歐，其p溝道和n溝道MOSFET采用不同的工藝制造，從而保證了高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的快速開閉，還可避免出現(xiàn)交叉電流。這種設(shè)計有別于使用電荷泵、最大開關(guān)頻率有限的大多數(shù)橋，因此有助于實現(xiàn)高頻PWM控制方案和一些新的功能，如“軟”開/關(guān)窗戶，并具有很好的EMI性能。
驅(qū)動器IC直接與微控制器相連，可執(zhí)行全面的保護和診斷功能。保護功能包括限流、欠壓/過壓閉鎖、過溫和完全短路保護。診斷功能包括故障狀態(tài)標志和電流監(jiān)測，后者在實現(xiàn)防夾斷策略時通常是必需的。一些特殊功能如集成的空載時間產(chǎn)生也被集成在里面以輔助直流電機驅(qū)動。
因此BTS7960是車門模塊中帶保護的大電流電機驅(qū)動應(yīng)用中繼電器方案的極佳替代品。用BTS7960驅(qū)動升窗電機等大型負載的典型應(yīng)用電路如圖2所示。
圖2： BTS7960的一個典型應(yīng)用電路。
小型負載驅(qū)動策略：ASSP還是標準芯片？
一般來說有兩種方法驅(qū)動小型負載，如后視鏡電機、燈、LED、后視鏡加熱線圈甚至鎖門電機。第一種方法是使用專用的功率ASSP，第二種方法是使用分立的標準器件。
各種要求的匯總以及降低系統(tǒng)成本的強烈需求使得平臺概念在車門模塊這樣的應(yīng)用領(lǐng)域中越來越流行。為了滿足這種需要，高度集成的功率ASSP十分理想。這種器件提供的優(yōu)秀解決方案不僅能節(jié)省PCB面積和貼裝設(shè)備成本，還能提高系統(tǒng)質(zhì)量和良品率。同時，其巨大的產(chǎn)量也能有效地降低單元成本，進一步促進這種ASSP開發(fā)，并使它們成功商用化。另外，先進的半導(dǎo)體技術(shù)保證了ASSP能以可靠和高性價比的方式進行開發(fā)和制造。TLE8201R就是這樣一款用于車門模塊應(yīng)用的功率ASSP。
TLE8201R包含用于驅(qū)動典型的前門系統(tǒng)中較小負載所必需的功率電路，這些負載包括門鎖、后視鏡折疊和調(diào)節(jié)電機、后視鏡加熱和4個5W的燈(如轉(zhuǎn)向燈、安全燈、后視鏡燈或控制面板照明燈)。TLE8201R是采用英飛凌公司最新SPT6技術(shù)制造的單片集成電路，該技術(shù)融合了混合技術(shù)與先進的大功率鍍銅和側(cè)面DMOS工藝。這種技術(shù)有較低的導(dǎo)通電阻、更高的電流容量和更強的可重復(fù)鉗位魯棒性。
TLE8201R的另外一個重要特性是嵌入式標準串行外設(shè)接口(SPI)。SPI不僅可以節(jié)省微控制器的I/O管腳數(shù)量，而且能夠靈活控制功率電路，通過錯誤標志快速進行詳細的故障診斷。這種診斷功能包括對每個單獨通道進行過載或負載開路檢測，對整個器件進行溫度預(yù)警及電流檢測輸出。還有各種保護功能，如短路和過溫保護。兩個直接PWM通道可以用來實現(xiàn)諸如“軟”啟動/停止后視鏡加熱、車內(nèi)照明的劇院燈光效果或在控制面板背光燈應(yīng)用中補償LED亮度等級等功能。采用的DSO-36封裝包含了具有較低熱阻的全尺寸散熱片，可確保模塊在正常條件甚至最壞環(huán)境下正常工作。圖3是采用TLE8201R的一個車門模塊設(shè)計例子。
圖3： 采用TLE8201R的一個完整車門模塊的框圖。
與車門模塊專用功率ASSP相比，多個標準芯片解決方案在系統(tǒng)配置中更加靈活，特別是在一些負載(如后視鏡折疊)不需要時。設(shè)計師可以更自由地選擇完全匹配每個負載特性的各個驅(qū)動器。這些驅(qū)動器可以是基于繼電器的器件或智能器件。
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