中心議題：

• 研究車門模塊的驅動策略解決方案：

解決方案：

• 大型負載可以用繼電器和保險絲解決方案驅動
• 采用BTS7960這樣的智能半導體器件

過去十年裏，汽車電子有了飛速的發展。許多曾用電機實現的功能已被轉換成電子模塊。最好的例子是車門裝置。由電子控製單元(ECU)控製和驅動的電動車窗
、電動後視鏡和門鎖幾乎成了所有新車的標準配置。

從cong廣guang義yi上shang看kan
，電dian子zi車che門men係xi統tong有you兩liang種zhong不bu同tong的de架jia構gou。第di一yi種zhong是shi集ji總zong式shi係xi統tong，通tong常chang它ta有you一yi個ge中zhong心xin模mo塊kuai控kong製zhi和he驅qu動dong所suo有you車che門men中zhong的de每mei個ge負fu載zai。第di二er種zhong是shi分fen布bu式shi係xi統tong，其qi車che門men功gong能neng是shi在zai多duo個geECU中實現的。

雖然集總式架構由於成本較低而仍在某些車型中使用
，但正被逐步淘汰，原因是：1)中心模塊方法要求大量的直連布線
，從而增加了重量、布線成本和電纜短路的風險
；2)單個模塊功能有限
，無法嵌入全部需要的功能
，如全麵保護
、診斷和通信接口
；3)大尺寸的模塊還難以裝配。這些缺點導致了電子車門的係統架構迅速向分布式方向發展。

目前用於連接分布式ECU模塊的標準汽車協議有兩種
，分別是CAN和LIN。可以用不同的方式通過CAN/LIN接口實現一些主要的車門功能。其中最流行的是“車門區域模塊”或簡稱為“車門模塊”的方法。在這種方法中
，如門鎖、後視鏡、車窗提升器和輔助照明等一些主要的車門功能模塊都由單獨的ECU控製和驅動。

車門模塊中的負載特性和功能千差萬別。係統設計師麵臨的挑戰是如何高效地驅動所有負載並且同時滿足設計規範要求和成本目標。

作zuo為wei全quan球qiu領ling先xian的de汽qi車che半ban導dao體ti元yuan器qi件jian供gong應ying商shang，英ying飛fei淩ling科ke技ji提ti供gong了le全quan係xi列lie的de產chan品pin，可ke以yi針zhen對dui車che門men模mo塊kuai的de不bu同tong負fu載zai實shi現xian不bu同tong的de驅qu動dong策ce略lve。本ben文wen將jiang介jie紹shao這zhe些xie負fu載zai的de特te性xing以yi及ji相xiang應ying的de驅qu動dong策ce略lve。

係統劃分和車門模塊的主要負載

車門模塊通常由三大主要功能模塊組成：1)微控製器；2)包括電源
、CAN/LAN通信以及執行外部事件監視和信號探測的電路在內的係統基本功能模塊
；3)與外部負載相接的驅動器和功率電路。車門模塊的典型係統劃分如圖1所示。

車門模塊的負載類型包括直流電機、燈
、LED和加熱線圈。圖1也給出了它們的一些特性。為了高效地驅動這些不同功能和類型的負載，需要不同的驅動策略。 大型負載驅動策略：繼電器還是智能器件

？

對升窗電機等大型負載來說，通常有兩種不同的驅動方法：第一種是基於繼電器的方法，第二種是使用半導體器件。

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、技術成熟並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電流監測；

4．繼電器解決方案無法實現PWM控製；

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．當要求開關次數較多(如轉向燈應用)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。

智能開關和橋的出現為解決以上問題打開了大門。一些新的器件
，如英飛淩的NovalithIC，可以為大電流電機驅動設計提供合適的解決方案。
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BTS7960是NovalithIC全集成大電流半橋係列產品中的第一位成員，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作為其高側基片
，一個n溝道MOSFET作為其低側基片
，還有一個驅動器芯片。這三個芯片利用芯片堆疊(chip-on-chip)和芯片相鄰(chip-by-chip)技術安裝在一個共同的引線框架(lead-frame)內。

BTS7960的路徑RDS(ON)在25℃時為17毫歐，其p溝道和n溝道MOSFET采用不同的工藝製造，從而保證了高側和低側開關的快速開閉

，還可避免出現交叉電流。這種設計有別於使用電荷泵、最大開關頻率有限的大多數橋，因此有助於實現高頻PWM控製方案和一些新的功能，如“軟”開/關窗戶
，並具有很好的EMI性能。

驅動器IC直接與微控製器相連
，可執行全麵的保護和診斷功能。保護功能包括限流、欠壓/過壓閉鎖、過(guo)溫(wen)和(he)完(wan)全(quan)短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)。診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)包(bao)括(kuo)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)標(biao)誌(zhi)和(he)電(dian)流(liu)監(jian)測(ce)
，後(hou)者(zhe)在(zai)實(shi)現(xian)防(fang)夾(jia)斷(duan)策(ce)略(lve)時(shi)通(tong)常(chang)是(shi)必(bi)需(xu)的(de)。一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)功(gong)能(neng)如(ru)集(ji)成(cheng)的(de)空(kong)載(zai)時(shi)間(jian)產(chan)生(sheng)也(ye)被(bei)集(ji)成(cheng)在(zai)裏(li)麵(mian)以(yi)輔(fu)助(zhu)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)。

因此BTS7960是車門模塊中帶保護的大電流電機驅動應用中繼電器方案的極佳替代品。用BTS7960驅動升窗電機等大型負載的典型應用電路如圖2所示。 小型負載驅動策略：ASSP還是標準芯片
？

一般來說有兩種方法驅動小型負載，如後視鏡電機
、燈

、LED、後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。

gezhongyaoqiudehuizongyijijiangdixitongchengbendeqiangliexuqiushidepingtaigainianzaichemenmokuaizheyangdeyingyonglingyuzhongyuelaiyueliuxing。weilemanzuzhezhongxuyao，gaodujichengdegonglvASSP十分理想。這種器件提供的優秀解決方案不僅能節省PCB麵積和貼裝設備成本，還能提高係統質量和良品率。同時

，其巨大的產量也能有效地降低單元成本，進一步促進這種ASSP開發
，並使它們成功商用化。另外，先進的半導體技術保證了ASSP能以可靠和高性價比的方式進行開發和製造。TLE8201R就是這樣一款用於車門模塊應用的功率ASSP。

TLE8201R包含用於驅動典型的前門係統中較小負載所必需的功率電路，這些負載包括門鎖
、後視鏡折疊和調節電機、後視鏡加熱和4個5W的燈(如轉向燈、安全燈、後視鏡燈或控製麵板照明燈)。TLE8201R是采用英飛淩公司最新SPT6技術製造的單片集成電路
，該技術融合了混合技術與先進的大功率鍍銅和側麵DMOS工藝。這種技術有較低的導通電阻、更高的電流容量和更強的可重複鉗位魯棒性。

TLE8201R的另外一個重要特性是嵌入式標準串行外設接口(SPI)。SPI不僅可以節省微控製器的I/O管guan腳jiao數shu量liang，而er且qie能neng夠gou靈ling活huo控kong製zhi功gong率lv電dian路lu，通tong過guo錯cuo誤wu標biao誌zhi快kuai速su進jin行xing詳xiang細xi的de故gu障zhang診zhen斷duan。這zhe種zhong診zhen斷duan功gong能neng包bao括kuo對dui每mei個ge單dan獨du通tong道dao進jin行xing過guo載zai或huo負fu載zai開kai路lu檢jian測ce，對dui整zheng個ge器qi件jian進jin行xing溫wen度du預yu警jing及ji電dian流liu檢jian測ce輸shu出chu。還hai有you各ge種zhong保bao護hu功gong能neng，如ru短duan路lu和he過guo溫wen保bao護hu。兩liang個ge直zhi接jiePWM通道可以用來實現諸如“軟”啟動/停止後視鏡加熱、車內照明的劇院燈光效果或在控製麵板背光燈應用中補償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境下正常工作。圖3是采用TLE8201R的一個車門模塊設計例子。 與車門模塊專用功率ASSP相比，多個標準芯片解決方案在係統配置中更加靈活，特別是在一些負載(如後視鏡折疊)不需要時。設計師可以更自由地選擇完全匹配每個負載特性的各個驅動器。這些驅動器可以是基於繼電器的器件或智能器件。

針對與後視鏡相關的電機應用

，象TLE6208-3G這樣的器件可以提供高性價比的解決方案。它是一種具有全麵保護功能並帶SPI的三組半橋驅動器
，采用小型SO-14封裝。由於半橋有三個可能狀態(高、低和三態)
，因(yin)此(ci)兩(liang)個(ge)後(hou)視(shi)鏡(jing)位(wei)置(zhi)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)用(yong)級(ji)聯(lian)配(pei)置(zhi)方(fang)式(shi)連(lian)接(jie)到(dao)這(zhe)三(san)個(ge)半(ban)橋(qiao)的(de)輸(shu)出(chu)。電(dian)機(ji)半(ban)橋(qiao)的(de)三(san)態(tai)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)半(ban)橋(qiao)驅(qu)動(dong)器(qi)。正(zheng)轉(zhuan)、反轉、刹車和高阻等操作模式可以由SPI接口進行控製。來自橋臂的診斷信息也可以通過SPI反饋輸出。用兩個TLE6208-3實現後視鏡電機驅動的例子如圖4所示。 與升窗電機相比
，門鎖電機在尺寸和電流上都要小得多。英飛淩的BTS7741可以完全滿足設計要求
，是繼電器解決方案的理想替代方案。

BTS7741是TrilithIC係列中的一員
，在一個封裝中包含三個裸片，即在SO-28封feng裝zhuang中zhong包bao含han一yi個ge雙shuang刀dao高gao側ce開kai關guan和he兩liang個ge低di側ce開kai關guan。高gao側ce開kai關guan受shou到dao全quan麵mian保bao護hu，並bing包bao含han控kong製zhi和he診zhen斷duan電dian路lu。低di側ce開kai關guan也ye受shou到dao全quan麵mian保bao護hu。另ling外wai
，該gai器qi件jian在zai斷duan電dian模mo式shi下xia具ju有you負fu載zai開kai路lu檢jian測ce功gong能neng。

TrilithIC產chan品pin係xi列lie給gei用yong戶hu提ti供gong了le更geng多duo的de選xuan擇ze，他ta們men可ke以yi選xuan出chu真zhen正zheng符fu合he技ji術shu和he預yu算suan要yao求qiu的de合he適shi器qi件jian。例li如ru，如ru果guo不bu需xu要yao負fu載zai開kai路lu檢jian測ce功gong能neng，可ke以yi選xuan用yongBTS7740。如果低側開關保護功能不那麼嚴格

，可以考慮BTS7700。

車門模塊中的後視鏡加熱線圈和燈可以用智能高側開關進行開關。英飛淩PROFET係列中的一些器件，如BSP772T就非常適合這種應用場合。

PROFET器件包含垂直結構的n溝道功率晶體管、用於高端操作的電荷泵以及執行各種保護和診斷功能的邏輯電路。其PWM功能可以用來實現後視鏡加熱器的“軟”啟動/停止或燈光控製中的特殊效果等功能。

圖5是車門模塊的一個例子
，其中用半導體器件驅動升窗電機，用分立的標準器件驅動其它小型負載。 本文小結

從數毫安的LED到30A左右的升窗電機，一個典型車門模塊ECU控製下的不同負載需要不同的驅動策略。象升窗電機這樣的大型負載可以用繼電器和保險絲解決方案驅動，但更好的解決方案是采用BTS7960這樣的智能半導體器件，除了開關功能外
，它還能提供更多保護功能以及無損電流監測。集成了各種車門負載驅動器的ASSP(如TLE8201R)是實現非常緊湊的PCB的de理li想xiang器qi件jian。對dui於yu隻zhi有you少shao量liang負fu載zai的de基ji本ben型xing車che門men模mo塊kuai來lai說shuo，分fen立li的de智zhi能neng器qi件jian方fang案an是shi在zai成cheng本ben優you化hua和he處chu理li不bu同tong要yao求qiu的de靈ling活huo性xing之zhi間jian最zui佳jia的de折zhe衷zhong方fang案an。