來源：瓴芯電子

智能化、輕量化是未來汽車架構發展的方向之一, 以車身控制為例, 傳統的分布式架構正在向集中式的區域控制器架構發展。為適應架構演進帶來的變化與挑戰, 瓴芯推出了業界領先的LNX37系列和LNX39系列車規級智能高邊開關。

01產品簡介

LNX37系列針對傳統車身應用中的阻性、感性及鹵素燈負載等應用場景, 具備全面的保護和診斷功能, 包括過流保護、過溫保護、感性負載關斷鉗位保護、電池反接和過壓保護、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, 導通電阻覆蓋4mΩ-50mΩ。

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

圖1. LNX37, LNX39系列選型表

02LNX37系列產品亮點

a) 集成防反和過壓保護

LNX37系列集成了電池反接保護和輸入電源過壓保護功能, 憑借出色的電壓鉗位能力,無需輸入端TVS和防反二極管, 只需要一個地網絡電阻, 即可通過ISO7637、Load dump等測試, 幫助客戶簡化了設計和成本。

圖2. LNX37系列集成電池反接保護和輸入過壓保護

b) 可靠的短路保護

LNX37系列產品具備快速過流保護和動態過溫保護等功能, 在輸入電壓4V-28V全電壓范圍, TA=-40℃-125℃全溫度范圍內,無論是控制器端口短路還是負載端短路, 都能夠可靠關斷。

圖3. LNS37008Q1, VS=28V, 20cm短線短路

圖4. LNS37008Q1, VS=28V, 10m長線短路

c) 區分輸出開路和輸出短接電池故障

負載開路和輸出短接電池是兩種常見的系統故障, 傳統高邊在輸出關斷狀態下若想對兩種故障做區分, 需要增加一系列外圍元器件。LNX37系列集成了負載開路診斷的上拉電路, 通過在DEN引腳發送短脈沖信號來使能上拉電流IOL。當發生負載開路或輸出短接電池故障時, LNX37能夠檢測、區分并發出報錯信號給MCU, MCU可以根據不同的故障類型, 采取不同的響應措施, 這樣不僅能提高整個系統的功能安全等級, 也便于維修時進行快速的故障定位。

圖5. 集成負載開路診斷上拉電路，節省外圍元器件

圖6. LND37020Q1, 負載開路時的診斷報錯

圖7. LND37020Q1, 輸出短接電池時的診斷報錯

03LNX39系列產品亮點

LNX39系列產品在具備LNX37系列產品亮點的基礎上, 額外增加了如下功能, 來滿足區域控制器使用高邊開關配電的應用場景。

a) 帶輸出短路檢測的電容負載啟動模式

在區域控制器應用中, 高邊開關通常承擔著向后級控制器配電的重要角色。控制器的輸入端通常有較大電容, 一般是幾十uF到mF級不等。在大電容充電的過程中, 高邊開關內部MOSFET承擔著較大的電壓和電流, 會在瞬間產生較高的溫升。為了使高邊開關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的過沖電流, 減小了芯片的瞬態溫升, 提高了芯片的使用壽命。以LNS39008Q1為例, 在使能引腳EN上發送至少10個有效PWM脈沖并拉高, 通道就會進入CLS模式, 當電容充電完成后, 芯片會自動進入正常工作模式。

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每次重啟的瞬態溫升

為了區分輸出短路和大電容充電, 在輸出短路時避免不必要的反復重啟,LNX39系列在CLS模式中增加了輸出短路檢測功能。當充電一定時間后, 若輸出電壓還沒有達到設定的閾值, 芯片會判斷輸出短路并報錯, 通道立刻關斷, 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IL引腳電阻發生開路 (虛焊) 或短路時, 芯片會自動將限流值設為最高值, 并在OFF狀態下在IS引腳輸出報錯電流。適當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, 同時可以保護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MCU控制芯片的使能引腳為高阻態后, 通道可以繼續保持上一時刻的狀態。該功能可以在MCU發生初始化時, 保證配電不受中斷。

瓴芯已量產的其他智能高邊開關有:

1.LNQ37000Q1, 四通道, 1000mΩ 智能高邊開關

2.LNS37100Q1, 單通道, 100mΩ 智能高邊開關

3.LNQ37160Q1, 四通道, 160mΩ 智能高邊開關

瓴芯電子科技 (無錫) 有限公司是國內領先的車規級模擬芯片供應商, 公司由多位曾長期供職于世界著名半導體公司的高管及技術骨干于2017年創立。

公司自成立以來就選擇車載半導體行業作為賽道, 專注于車規芯片研發與車規質量管控體系的搭建。目前產品涵蓋電源管理芯片、LED驅動芯片、門級驅動芯片、高低邊驅動芯片。相關產品已經在國內外多款新能源車與燃油車上應用, 產品應用范圍覆蓋汽車電池管理系統、電機驅動系統、輔助駕駛系統、影音娛樂系統、空調系統、車身控制系統、電動助力系統等諸多系統。