汽车ECU高边开关设计方案

发布时间:2024-04-16  

聊到芯片定义,相关人员习惯谈PPA,或者习惯对标竞品,这其实更多是关注果,而针对果的因,则较少提及;

最初芯片定义相关活动的质量,直接关系影响到芯片的一次成功性和竞争性力,或者说白一点,直接影响了能不能卖,好不好卖;


而针对芯片的定义,国内大部分中小公司都是研发领导兼职,更多还是从果上出发

小二斗胆结合部分公开优秀材料(智能高边开关)进行整理,抛砖引玉,欢迎大家留言交流讨论;

1

产品三问

这里问题不关心市场部分以及成本等方面,虽然他们也很重要

一问场景:用在什么系统里面,控制对象具有哪些特点?具有哪些失效?

二问功能:在系统里面,需要提供哪些功能?

三问性能:针对需要提供的功能,是否有约束性条件(性能)?
 

2

系统特点

比如针对本文介绍的智能高低边开关,典型的应用场景是汽车ECU中,用于提供包括加热,配电,驱动泵等;

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红框:High Side Switch,HSS

针对汽车ECU高边开关,典型的控制对象是控制电源,示意图如上图,是不是感觉一个开关如此简单,输入也是那么单一/简单/一眼看穿;

然而,如果基于场景去看该系统的特点,具有如下容易忽视而又无法忽视的问题

电源输入方面,

传统燃油车为例,基本由电池或者发动机供电,如下图

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供电电压通常为12.6V(发动机不工作),14.55V(发动机运行),而发动机的发电电压随着不同温度变化,

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同时,受限于发动机功率,其输出电压存在周期性的波动

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VAR=3V(峰峰值),fAR=[1kHz;20kHz]

而在发动机点火时候,电压还有较大的波动,如下图

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VCRK_MIN:3~5.5v,VCRK_OSC:7V,VBAT_STD:12.6V,VBAT_RUN:14.5V,tCRK:65ms,tLaunch:10s

由于启停/制动能量回收等功能,电压也随着车速而波动

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可以看到,平时说的12V电池供电,原来在场景下,系统看如此复杂,如果你没有这部分的了解,如何保证你抄袭出来的芯片能适应如此的工作环境?

此外,除了上述的电气特性,不同ECU的供电以及休眠状态也是不一样的;如下图,X_15代表的是代表的是停车状态下供电断开,X_30代表的是停车状态下长供电;这背后会对于设计又会带来哪些限制性?如果整车要求工作15年没有问题,你如何计算器件的工作时间?

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异常场景,

针对短如下图的短路场景,输入的电池反接,电池没电情况下外搭电等场景,万一出现,如何保障系统的可靠运行?

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输出场景/负载特性

针对高边开关的负载,可以分容性,感性,阻性负载,针对不同负载类型,针对上下电,正常工作,异常状态下,具体如何?控制对象本身对于供电的要求又是如何?

比如针对感性负载,关断时候产生的负压,应该如何应对?

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3

功能和性能,约束条件

基于上述的场景和系统分析,我们定义的芯片,从系统角度,需要支持哪些功能;先放几张图片,如果有兴趣再写一篇

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文章来源于:电子工程世界    原文链接
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