安森美半导体的先进车身电子控制方案 深圳市粤科达电子限公司
安森美半导体的车身电子解决方案提供了符合客户要求的优化架构。其多种选择基于以下技术和应用：专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、分立元件、模拟、混合信号、单板机(sbc)和系统级芯片(soc)。图1中灰色的部分是安森美半导体涉及的重点领域。以下将分别予以介绍。
图1 安森美半导体提供解决方案的重点领域
hvac进气片(air flap)致动器驱动方案
气候控制系统中的汽车供暖通风空调(hvac)需要根据不同地区和oem的要求采用不同的拓扑结构。其致动器有两种类型，一种是直接控制式致动器，驱动dc电机(带和不带位置反馈)、单极步进电机和双极步进电机；另一种是总线连接的机电致动器，驱动lin双极步进电机。
与经常使用的单极步进电机相比，双极步进电机可节省布线、空间和重量。驱动一个双极电机只需要四根线，而单极电机要五根线。双极只需一半质量和体积的绕组就可以产生与单极相同的扭矩。某些理想的功能，如高效微步或失速检测，也很难在单极步进电机驱动器上实现。
一般来说，步进电机是非接触运行，比有刷dc电机有明显的优势，因为后者会因炭刷接触受到噪声和磨损的影响。有刷dc驱动器通常还需要安装额外的传感器或脉冲数接口电路，增加了相关布线和/或成本。虽然有刷dc电机的驱动器成本通常比步进电机驱动器的成本低，但总体上看，在相同的总系统成本条件下，基于步进电机的致动器往往可提供更好的功能。
hvac进气片要求低噪声，因为致动器要以连续方式工作。使用安森美半导体的ncv70501与双极步进电机组合就可以替代有刷dc电机，实现低噪声。ncv70501采用推挽式驱动配置，完全符合新一代汽车双极步进电机驱动器规范。该ic是针对双极步进电机专门开发的，可直接驱动这类架构。图2是采用ncv70501电机驱动ic的驱动方案。ncv70501包含一个电流转换表，可通过双极步进电机的绕组控制电流，根据“nxt”输入引脚的时钟信号和“dir”(方向)寄存器或输入引脚的状态确定下一个微步。其外部微控制器可以在中断模式下工作，因此没有必要持续监视状态寄存器。
图2 采用ncv70501电机驱动ic的方案
amis-30730是另一个带有嵌入式微控制器的单芯片智能步进电机驱动器平台，见图3。该器件可以用嵌入式软件进行定制，以满足远程连接lin主的专用远程机电一体化解决方案。
图3 amis-30730智能步进电机驱动器平台
车门电子系统方案
车门电子系统在现代汽车中日渐盛行，大多数汽车都有电子车窗和集中式锁。额外的安全功能，如保护和预防儿童开启的锁，也增加了车门模块的电子含量。其他可用功能包括后视镜定位、折叠和除霜，以及高档车型的电致变色镜控制，即根据迎面来的车辆光束照射亮度使后视镜变暗。此外，后视镜上的闪光灯或一些室内led也有采用。
图4 集中式车门电子系统
车门电子拓扑有不同的类型，包括集中式车门电子系统、分布式车门电子系统和混合型车门电子系统。
最常见的拓扑结构是集中式车门电子系统，其中的电子功能是在车身控制单元(bcu)中实现的。安森美半导体提供的方案包括：车载网络(can收发器、lin收发器、系统级芯片)；稳压器；电机、灯和继电器控制负载驱动器；逻辑功能器件；分立元件(二极管、三极管、保护器件)。图5是采用安森美半导体ncv7703的后视镜调节电路。
图5 采用安森美半导体ncv7703的后视镜调节电路
ncv7703是一个三路半桥驱动器，可以控制两个直流电机，沿x和y轴调整后视镜角度。其输出段由一个16位spi接口控制。通过spi可将完整的诊断信息提供给微控制器。ncv7703的输出电流为0.6 a，最高达1 a，并具备自诊断功能，还具备低静态电流、spi通信及低压/过压/过温保护等特性。
随着汽车电子含量的日渐增加，系统也变得更加复杂，大量电线使设计趋于分布式拓扑结构。在分布式车门电子系统中，分布式车门模块通过can或lin总线系统进行通信。其优点包括：减少使用的线束；减轻重量和功率消耗，从而减少燃料消耗；通过子模块实现模块化结构。
图6 分布式车门电子系统
安森美半导体提供用于车门模块电子系统的assp，包括为车门模块专门设计的具有can和lin功能的sbc。智能电源(smart power)bcd技术实现了强大的驱动级的集成，可以用于门锁、反光镜折叠和加热，以及灯驱动器。复杂状态机和pwm控制单元的集成创建了具有足够的灵活性的组件，可驱动不同类型的灯和电机。多路复用器件、放大器、晶体管、总线和电源保护元件等标准产品使安森美半导体可以支持完整的客户设计。安森美半导体还提供车门电子系统演示板，帮助客户了解整个系统的功能。
图7 车门电子系统演示板
效率的要求日益迫切，现代汽车车身电子应用的各种电机使用数量庞大，且正在快速增长。虽然dc有刷电机最容易实现，但为了减少噪声和提高可靠性，在位置控制应用中步进电机正变得越来越受欢迎。安森美半导体可以为这些应用提供各种类型的组合产品，如各种预驱动器、多通道集成驱动器、多单端高侧和低侧驱动器、可配置高侧和低侧驱动器、半桥式驱动器、高电流集成h桥式驱动器和步进电机驱动器等。人们对汽车安全性和舒适度要求的不断提高，车身电子控制技术也在逐步升级，一些在高档车上的功能也逐步向中档和低档车转移。舒适性电子装置，如电动车窗升降、集中式门锁和气候控制系统，使汽车系统中致动器(actuator)的类型不断增加，如继电器、灯泡、led、电机和其它阻性和感性负载。
