近年來，汽車電氣化是大勢所趨，汽車電氣化不只是引入純電動汽車,，還是不斷地用電控技術(shù)取代傳統(tǒng)機械部件和機械繼電器，或者在某些情況下引入新的功能,。
汽車大規(guī)模電氣化正在推動自動駕駛向更高級別發(fā)展，從中長期看,，許多車輛可能被視為“無人駕駛出租車”,。根據(jù)這一新的汽車駕駛概念，車門內(nèi)的所有功能都將實現(xiàn)自動化,，例如,，智能自動開門和防碰撞檢測。這些自動化系統(tǒng)將能檢測到行人或騎車人正在靠近汽車,，并自動控制開門操作,，以避免碰撞危險。未來車門內(nèi)還將裝先進的傳感器,，用于檢測車門外的障礙物,，防止車門被撞壞。
大趨勢的產(chǎn)生離不開專用半導體芯片的鋪路,。這些芯片需要跟隨先進的電源管理概念,，驅(qū)動從LED等毫瓦級的負載到瞬間耗散功率輕易達到200W的大功率直流電機。此外,，汽車電子模塊還需要配備高度標準化的通信接口,，例如,，CAN和LIN物理層,。
如何確定一個正確的系統(tǒng)架構(gòu)，以合理的成本實現(xiàn)新功能,，且不會影響質(zhì)量和性能,，是汽車廠商面臨的一大挑戰(zhàn)。隨著軟硬件開發(fā)成本和復雜性不斷提高，跟上OEM廠商的性能和功能要求變得越來越困難,。此外,，OEM廠商還要求部署有成本效益的可擴展的解決方案，從低端車型擴展到高端汽車,，在不同平臺和車型上分攤開發(fā)成本,。
車門區(qū)電控模塊(圖1)是一個大家熟悉的受益于可擴展驅(qū)動方法的汽車系統(tǒng)，這個應用概念是用一顆IC驅(qū)動車門區(qū)的多個負載（門鎖電機,、可調(diào)可折疊后視鏡,、除霜器、車窗升降電機和LED,、白熾燈等照明功能）,。可擴展的驅(qū)動器,，封裝和軟件全系兼容,，適應車門電控模塊的多樣化要求，是車門區(qū)執(zhí)行機構(gòu)的典型特征,。
圖1：
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在過去10余年里,，車用半導體廠商開發(fā)出了若干個車門執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器芯片，并隨著汽車電氣負載數(shù)量不斷增加,，給這些產(chǎn)品增加了新功能,，對封裝以及芯片制造技術(shù)和IP內(nèi)核進行了優(yōu)化。在車門區(qū)電子元器件中,，除驅(qū)動芯片（圖2）外,，還有一個電源管理IC，為電控單元提供更強的系統(tǒng)電源,，包括各種待機模式和通信層（主要是LIN和/或HS CAN）,。電源管理芯片通常集成兩個低壓差穩(wěn)壓器，為系統(tǒng)微控制器和外設(shè)負載（傳感器等外設(shè)）供電,，還包含增強型系統(tǒng)待機功能,，以及可設(shè)置的本地和遠程喚醒功能。
圖2：
車門執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器和電源管理芯片都采用意法半導體為此應用專門優(yōu)化的BCD (Bipolar,、CMOS和 DMOS) 半導體制造技術(shù),。車門執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器芯片采用0.7μm BCD技術(shù)，電源管理芯片采用0.57μm BCD技術(shù),。
為順應新的汽車技術(shù)發(fā)展趨勢,，汽車半導體器件必須高效、安全地控制更多的電氣負載,，最大限度地降低靜態(tài)電流,，同時采用高集成度解決方案,，減少元器件數(shù)量，縮減電路板空間,，降低產(chǎn)品重量,，從而大幅簡化設(shè)計。
意法半導體專有的先進的0.16μm BCD8S是實現(xiàn)市場上獨一無二的高集成度單片解決方案（圖3）的關(guān)鍵技術(shù),，可滿足電源管理,、故障保護和車門負載驅(qū)動等應用的技術(shù)需求。這項技術(shù)還能提高能效和計算能力,，將芯片的結(jié)溫提高到175°C,，達到汽車OEM廠商嚴格規(guī)定的標準結(jié)溫，破解單片集成電源管理和執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器帶來的極具挑戰(zhàn)性的熱管理難題,。
圖3：
意法半導體創(chuàng)新的L99DZ100G / GP前車門控制器芯片和L99DZ120后車門控制器芯片有助于設(shè)計人員節(jié)省空間,，同時提高車門控制模塊的可靠性和能效。
以前的車門區(qū)ASSP (專用標準產(chǎn)品)解決方案需要2個芯片：一個12mm×12mm（TQFP64）的車門執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器和一個10mm x 10mm（PowerSSO-36）的電源管理芯片,，而意法半導體的車門區(qū)控制單片解決方案只需一個封裝面積與TQFP64相同的LQFP64（圖4）,，這對于PCB電路板小型化非常重要，能夠適應更嚴格的空間要求,。除了利用新的BCD技術(shù)縮減裸片尺寸外,，還通過新的創(chuàng)新封裝結(jié)構(gòu)縮減封裝面積，在縮小車門系統(tǒng)IC的同時,，提高輸出電流峰值和功率密度,。
圖4：
全系產(chǎn)品軟件相互兼容，還有助于簡化開發(fā),，縮短產(chǎn)品市場時間,。
意法半導體專有的BCD8S先進汽車技術(shù)在實現(xiàn)這種單片解決方案中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該解決方案具有多種功能,，包括內(nèi)置半橋和高達7.5A的高邊驅(qū)動器,，可滿足車門區(qū)應用的新要求。該解決方案還集成高速CAN（HS-CAN）和LIN 2.2a接口（SAE J 2602）,、控制模塊和保護電路,。 除標準特性功能外，L99DZ100GP還支持ISO 11898-6 HS-CAN標準的選擇性喚醒,，讓使用頻率不高的ECU進入睡眠模式,，同時保持與CAN總線的連接，最大限度地提高節(jié)能效果,。
兩款前門控制器都集成了MOSFET半橋,，可以驅(qū)動多達五個直流電機和一個外部H橋。此外,，這兩款芯片還有八個LED驅(qū)動器和兩個白熾燈驅(qū)動器,、一個后視鏡加熱器柵極驅(qū)動器和一個車窗電致變色玻璃控制模塊,。其它特性包括外部電路(微控制器,、傳感器等)穩(wěn)壓器,，以及相關(guān)的定時器、看門狗,、復位發(fā)生器和保護功能,。后門控制器L99DZ120也具有類似的功能，例如,，電動車窗升降電機驅(qū)動器,。
為車輛配備更多電子系統(tǒng)和功能有助于增加汽車的賣點，但更多的電子配置也提高了功率要求,。因此,，必須準確分析每個系統(tǒng)在各種工作條件下的功耗，尤其是純電動汽車,，浪費電力就等于縮短續(xù)航里程,；電氣部件越多，泄漏電流越大,，這是不可避免的,。因此，所有汽車制造商都非?？粗仂o態(tài)電流和待機電流低的產(chǎn)品和/或技術(shù),。大多數(shù)ECU的最大待機電流預算為100μA，所以,，客戶經(jīng)常說：“每個微安都很重要”,。
因此，意法半導體在新車門區(qū)控制器芯片上集成一個有多種低靜態(tài)電流模式的先進電源管理模塊（待機/睡眠,、定期監(jiān)測,、專用低電流模式LDO穩(wěn)壓器、定時器,、接觸設(shè)備電源）,。在VBAT待機模式下，靜態(tài)電流降至10μA以下,，處于7μA-8μA區(qū)間內(nèi),，是雙片IC（車門區(qū)驅(qū)動IC+電源管理IC）拓撲結(jié)構(gòu)的二分之一。對于車門應用,，在通過外部接觸設(shè)備監(jiān)測或通信接口（LIN,、HS-CAN或支持選擇性喚醒的HS-CAN）物理層喚醒穩(wěn)壓器之前，控制器不給微控制器（MCU）供電,。
意法半導體的新車門區(qū)控制器不僅在一個封裝內(nèi)整合了以前的車門區(qū)執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器芯片和電源管理芯片,，還增加了一些新功能,，以更好地服務新的汽車發(fā)展趨勢。
為支持自動LED占空比補償功能,，意法半導體的新車門區(qū)控制器實現(xiàn)了一個新的IP模塊,，內(nèi)部補償算法利用電源電壓測量值修正LED驅(qū)動器功率級的占空比，確保LED在ECU電源電壓波動時也能保持均勻的亮度,。開發(fā)者可根據(jù)不同的負載靈活設(shè)置占空比補償功能,，使用不同的LED以及串聯(lián)LED，從而節(jié)省外部微處理器的負荷,，并最大限度地減少SPI的數(shù)據(jù)流量,。
熱群集概念是新控制器的另一個新特性，發(fā)生短路等事件時,，該特性可單獨禁用短路的輸出通道,，其它輸出通道保持正常工作。
為了符合電動車窗安全操作的要求,，新控制器還實現(xiàn)一個專用IP內(nèi)核,，在發(fā)生系統(tǒng)錯誤時，能夠使車窗進入安全狀態(tài),，避免車窗升降動作失控,。根據(jù)安全要求，該IP內(nèi)核與芯片其余部分之間有一個深溝槽隔離層,，這是BCD8s技術(shù)的另一個有價值的特性,。自偏置方法使該IP模塊在電池沒電時仍能正常工作。
L99DZ100系列產(chǎn)品支持當前最先進的車門電子應用,，不過,，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，還將來還會涌現(xiàn)新的需求,，例如,，驅(qū)動更多的直流大功率電機。為此,，意法半導體采用模塊化方法開發(fā)這些芯片,，可在新配置內(nèi)整合更多的IP內(nèi)核，升級擴展車門區(qū)控制系統(tǒng),。除車門應用外,，新系列產(chǎn)品還將被用于其它汽車系統(tǒng)，以最優(yōu)的方式驅(qū)動負載,，例如,，電動后備箱蓋模塊或天窗具有類似的系統(tǒng)要求。未來,，專用ASSP也將進入這一細分市場,。