電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）隨著如今電動汽車的智能化程度加深，車上的電器設(shè)備不斷增多，低壓系統(tǒng)中的負(fù)載也在增大，汽車低壓系統(tǒng)從傳統(tǒng)的12V電壓開始往48V發(fā)展，這對各種應(yīng)用的開關(guān)控制產(chǎn)生了更高要求。之前我們曾經(jīng)介紹過高邊開關(guān)的應(yīng)用場景以及汽車應(yīng)用的需求情況，那這一篇文章就來介紹一下同樣不可或缺的低邊開關(guān)。

高低邊實際上是形容器件使用在電源和負(fù)載之間相對位置的關(guān)系，高邊開關(guān)顧名思義，是應(yīng)用于電源正極和負(fù)載之間，位于高電位端一側(cè)的開關(guān)；同理如果開關(guān)器件位于負(fù)載和電源負(fù)極之間，則被稱為低邊開關(guān)。

因為高邊開關(guān)和低邊開關(guān)本質(zhì)都是用于控制負(fù)載的器件，只是在電路中的位置相對于電源和負(fù)載有所區(qū)別，所以根據(jù)實際應(yīng)用可以選擇不同的開關(guān)，兩種開關(guān)可單獨使用，也可以同時使用。

低邊開關(guān)的核心功能是，通過閉合或斷開地線路徑控制負(fù)載的工作狀態(tài)。典型結(jié)構(gòu)是使用N溝道MOSFET，將開關(guān)置于負(fù)載和地之間，源極直接接地，柵極接收控制信號，漏極接負(fù)載，通過控制開關(guān)的通斷實現(xiàn)對負(fù)載的供電管理。當(dāng)控制信號為高電平時，MOSFET導(dǎo)通，電流從電源經(jīng)負(fù)載流經(jīng)低邊開關(guān)到地，形成回路；信號為低電平時則關(guān)斷。

所以實際上，低邊開關(guān)核心就是功率器件，而為了提高集成度，目前低邊開關(guān)一般會集成多個功能模塊。首先集成驅(qū)動電路，將MCU輸出的信號轉(zhuǎn)換為足以驅(qū)動功率器件的電壓；集成保護(hù)模塊，比如用于過壓保護(hù)的TVS二極管，用于過流保護(hù)的電流檢測電阻，用于過溫保護(hù)的溫度傳感器等。

低邊開關(guān)中還集成了診斷與反饋的模塊，提供開路檢測，通過檢測負(fù)載電流是否為0，判斷負(fù)載的工作狀態(tài)；以及提供狀態(tài)顯示、短路反饋等功能。

而影響低邊開關(guān)性能的，主要是MOSFET的導(dǎo)通電阻、開關(guān)速度和散熱能力這三大方面。

低邊開關(guān)的驅(qū)動電路設(shè)計簡單，無需復(fù)雜的電平轉(zhuǎn)換或電荷泵電路，能夠有效降低系統(tǒng)成本，因此在汽車上被廣泛使用。

比如低邊開關(guān)可以用于控制車燈的開關(guān)，通過斷開或閉合接地回路實現(xiàn)燈光的點亮與熄滅。同時類似的車身控制模塊BCM中都能夠看到低邊開關(guān)的應(yīng)用。比如羅姆BV1LF080EFJ-C，具有80mΩ導(dǎo)通電阻，雙TSD保護(hù)，用于車身控制模塊中的車燈和電機(jī)驅(qū)動等場景。

在BMS中，低邊開關(guān)被用于控制電池組中的繼電器，確保電池充放電回路的安全通斷。比如納芯微NSE11409-Q1，支持41V鉗位電壓，5μA待機(jī)電流，用于新能源汽車BMS中繼電器控制。

在動力系統(tǒng)中，低邊開關(guān)被用于自動變速箱中的電磁閥，實現(xiàn)換擋操作的精確控制。

隨著集成化和智能化的需求提高，未來低邊開關(guān)將會集成更多診斷功能，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控甚至是預(yù)測性診斷分析等。而在新能源汽車的趨勢中，低邊開關(guān)在BMS以及電機(jī)驅(qū)動等場景將會得到更廣泛的應(yīng)用。