來源：瓴芯電子

智能化、輕量化是未來汽車架構(gòu)發(fā)展的方向之一, 以車身控制為例, 傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)正在向集中式的區(qū)域控制器架構(gòu)發(fā)展。為適應(yīng)架構(gòu)演進(jìn)帶來的變化與挑戰(zhàn), 瓴芯推出了業(yè)界領(lǐng)先的LNX37系列和LNX39系列車規(guī)級智能高邊開關(guān)。

01產(chǎn)品簡介

LNX37系列針對傳統(tǒng)車身應(yīng)用中的阻性、感性及鹵素?zé)糌?fù)載等應(yīng)用場景, 具備全面的保護(hù)和診斷功能, 包括過流保護(hù)、過溫保護(hù)、感性負(fù)載關(guān)斷鉗位保護(hù)、電池反接和過壓保護(hù)、高精度電流檢測、過溫過流診斷以及輸出開路和輸出對電池短路診斷等。該系列提供單/雙通道選擇, 導(dǎo)通電阻覆蓋4mΩ-50mΩ。

LNX39系列針對新一代區(qū)域控制器應(yīng)用場景, 在與LNX37系列封裝兼容的基礎(chǔ)上, 額外增加了電容負(fù)載啟動模式、可調(diào)限流和使能鎖定等功能, 充分滿足了區(qū)域控制器對高邊開關(guān)應(yīng)用于配電場景的新需求。

圖1. LNX37, LNX39系列選型表

02LNX37系列產(chǎn)品亮點(diǎn)

a) 集成防反和過壓保護(hù)

LNX37系列集成了電池反接保護(hù)和輸入電源過壓保護(hù)功能, 憑借出色的電壓鉗位能力,無需輸入端TVS和防反二極管, 只需要一個(gè)地網(wǎng)絡(luò)電阻, 即可通過ISO7637、Load dump等測試, 幫助客戶簡化了設(shè)計(jì)和成本。

圖2. LNX37系列集成電池反接保護(hù)和輸入過壓保護(hù)

b) 可靠的短路保護(hù)

LNX37系列產(chǎn)品具備快速過流保護(hù)和動態(tài)過溫保護(hù)等功能, 在輸入電壓4V-28V全電壓范圍, TA=-40℃-125℃全溫度范圍內(nèi),無論是控制器端口短路還是負(fù)載端短路, 都能夠可靠關(guān)斷。

圖3. LNS37008Q1, VS=28V, 20cm短線短路

圖4. LNS37008Q1, VS=28V, 10m長線短路

c) 區(qū)分輸出開路和輸出短接電池故障

負(fù)載開路和輸出短接電池是兩種常見的系統(tǒng)故障, 傳統(tǒng)高邊在輸出關(guān)斷狀態(tài)下若想對兩種故障做區(qū)分, 需要增加一系列外圍元器件。LNX37系列集成了負(fù)載開路診斷的上拉電路, 通過在DEN引腳發(fā)送短脈沖信號來使能上拉電流IOL。當(dāng)發(fā)生負(fù)載開路或輸出短接電池故障時(shí), LNX37能夠檢測、區(qū)分并發(fā)出報(bào)錯信號給MCU, MCU可以根據(jù)不同的故障類型, 采取不同的響應(yīng)措施, 這樣不僅能提高整個(gè)系統(tǒng)的功能安全等級, 也便于維修時(shí)進(jìn)行快速的故障定位。

圖5. 集成負(fù)載開路診斷上拉電路，節(jié)省外圍元器件

圖6. LND37020Q1, 負(fù)載開路時(shí)的診斷報(bào)錯

圖7. LND37020Q1, 輸出短接電池時(shí)的診斷報(bào)錯

03LNX39系列產(chǎn)品亮點(diǎn)

LNX39系列產(chǎn)品在具備LNX37系列產(chǎn)品亮點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 額外增加了如下功能, 來滿足區(qū)域控制器使用高邊開關(guān)配電的應(yīng)用場景。

a) 帶輸出短路檢測的電容負(fù)載啟動模式

在區(qū)域控制器應(yīng)用中, 高邊開關(guān)通常承擔(dān)著向后級控制器配電的重要角色?？刂破鞯妮斎攵送ǔＳ休^大電容, 一般是幾十uF到mF級不等。在大電容充電的過程中, 高邊開關(guān)內(nèi)部MOSFET承擔(dān)著較大的電壓和電流, 會在瞬間產(chǎn)生較高的溫升。為了使高邊開關(guān)可以安全可靠地完成大電容充電, LNX39系列提供了專門的電容負(fù)載啟動模式 (Capacitive Load Startup mode, 簡稱CLS模式), 該模式有效降低了電容充電時(shí)的過沖電流, 減小了芯片的瞬態(tài)溫升, 提高了芯片的使用壽命。以LNS39008Q1為例, 在使能引腳EN上發(fā)送至少10個(gè)有效PWM脈沖并拉高, 通道就會進(jìn)入CLS模式, 當(dāng)電容充電完成后, 芯片會自動進(jìn)入正常工作模式。

圖8. LNS39008Q1, VS=13.5V, 4.7mF電容充電波形圖

圖9. CLS模式有效降低了MOSFET每次重啟的瞬態(tài)溫升

為了區(qū)分輸出短路和大電容充電, 在輸出短路時(shí)避免不必要的反復(fù)重啟,LNX39系列在CLS模式中增加了輸出短路檢測功能。當(dāng)充電一定時(shí)間后, 若輸出電壓還沒有達(dá)到設(shè)定的閾值, 芯片會判斷輸出短路并報(bào)錯, 通道立刻關(guān)斷, 并在100ms后嘗試重啟。

圖10. CLS模式下的輸出短路檢測和嘗試重啟

b) 可調(diào)限流功能

LNX39系列可以通過改變IL引腳外部對地電阻的阻值來配置不同的限流值。當(dāng)IL引腳電阻發(fā)生開路 (虛焊) 或短路時(shí), 芯片會自動將限流值設(shè)為最高值, 并在OFF狀態(tài)下在IS引腳輸出報(bào)錯電流。適當(dāng)降低限流值可以有效避免短路電流過沖引起的電池電壓跌落, 同時(shí)可以保護(hù)線束及電流路徑上的其他元器件。

c) 使能鎖定功能

LNX39系列的使能鎖定功能是指當(dāng)MCU控制芯片的使能引腳為高阻態(tài)后, 通道可以繼續(xù)保持上一時(shí)刻的狀態(tài)。該功能可以在MCU發(fā)生初始化時(shí), 保證配電不受中斷。

瓴芯已量產(chǎn)的其他智能高邊開關(guān)有:

1.LNQ37000Q1, 四通道, 1000mΩ 智能高邊開關(guān)

2.LNS37100Q1, 單通道, 100mΩ 智能高邊開關(guān)

3.LNQ37160Q1, 四通道, 160mΩ 智能高邊開關(guān)

瓴芯電子科技 (無錫) 有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先的車規(guī)級模擬芯片供應(yīng)商, 公司由多位曾長期供職于世界著名半導(dǎo)體公司的高管及技術(shù)骨干于2017年創(chuàng)立。

公司自成立以來就選擇車載半導(dǎo)體行業(yè)作為賽道, 專注于車規(guī)芯片研發(fā)與車規(guī)質(zhì)量管控體系的搭建。目前產(chǎn)品涵蓋電源管理芯片、LED驅(qū)動芯片、門級驅(qū)動芯片、高低邊驅(qū)動芯片。相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)外多款新能源車與燃油車上應(yīng)用, 產(chǎn)品應(yīng)用范圍覆蓋汽車電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、電動助力系統(tǒng)等諸多系統(tǒng)。