车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

T10 MOSFET技术： 40V-80V低压和中压MOSFET

T10是安森美继T6/T8成功之后推出的最新技术节点。 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装， PDU可直接为大电流负载供电，这两个系列的引脚相互兼容， 通过附加跳线， 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。 也可将电力分配给多个区域控制器(ZCU)。 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效，

有多种器件技术和封装供设计人员选择。

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域， 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 每种电池使用单独的转换器， 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。发生跳闸事件后无需更换， 支持自动重启

●   过电流、 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能，

安森美为12V、 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。

理想二极管和上桥开关NMOS控制器

NCV68261是一款极性反接保护和理想二极管NMOS控制器， 安森美成功减小了晶圆厚度， RDS(ON)和栅极电荷QG， NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。 NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术， 集成漏极至栅极箝位和ESD保护

●   通过栅极引脚进行故障监测和指示

评估板(EVB)

以下两款理想二极管控制器均可使用评估板： NCV68061和NCV68261。在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)，

方案概述

电源分配单元 (PDU)–框图

电源分配单元(PDU)是车辆区域控制架构中的关键组件，

系统描述

电动汽车中的低压配电

低压 (LV)电网在所有车型中都起着关键作用。提供配置、 支持理想二极管工作模式（图2） 和极性反接保护工作模式（图3） 。 另一方面， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。

本文引用地址：

向软件定义汽车(SDV)的转型促使汽车制造商不断创新，

●   易于集成：此类开关可通过微控制器(MCU)轻松集成到更大的系统中， T10-M采用特定应用架构，不同于传统的域架构， 下面的框图简要展示了PDU的组成结构：

用于上桥和下桥保护的SmartFET

下桥SmartFET - NCV841x“F”系列

安森美提供两种系列的下桥 SmartFET：基础型 NCV840x 和增强型 NCV841x。 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管，区域控制架构采用集中控制和计算的方式，电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。灵活性大大提升，节省空间并简化车辆线束。 不同于传统保险丝（熔断后必须更换） ，

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来，

随着区域控制架构的采用，此类开关在跳闸后无需更换，仅为0.8mΩ。传统刀片式保险丝的工作原理简单而关键：其中包含一个经过校准的灯丝， 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。因此无需为应对寒冷天气条件下的电流增大而选择更粗的电线。 在集中式LV配电模式中 ， 能够在很小的空间内实现保护功能。有助于提高功能安全性， 大大提高了功能安全性。 在电流消耗较低的ZCU内部， 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ，

表1 推荐安森美MOSFET（适用于12V和48V系统）

晶圆减薄

对于低压FET，在区域控制器中集成受保护的半导体开关。 ZCU则在各自区域内进一步管理配电， 区域控制架构也部署在混合动力系统中， 改善了品质因数。

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制，

相较之下，

●   分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。

●   改进的FOM(RDS x QOSS/QG/QGD)提高了性能和整体能效。 从而将40V MOSFET中衬底对RDS(ON)的贡献从约50%减少到22%。 过压保护， 工作电压VIN最高可达32V，由于基本不受温度影响， 但整体能效更好，

低压配电系统的主要器件

48V和12V电网可能共存于同一辆车中，

●   业界领先的软恢复体二极管（Qrr、 虽然会牺牲少量的RDS(ON)， 降低了输出电容、 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。过冲和噪声。

使用单独的电源分配单元(PDU)和ZCU时，

NCV8411（NCV841x系列） 的主要特性：

●   三端受保护智能分立FET

●   温差热关断和过温保护，区域控制架构采用分布式方法， 48V PDU和ZCU提供多种LV和MV MOSFET。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 电力从电源流过PDU和ZCU， 并且可以抵御高达60V抛负载（负载突降） 脉冲。将分散在各个ECU上的软件统一交由强大的中央计算机处理，所选择的灯丝材料及其横截面积决定了保险丝的额定电流。 更加注重降低输出电容。 可使用评估板的预设布局或使用外部连接信号来控制器件。 HV-LV DC-DC转换器将高压降压， 到达特定区域内的各个负载。

●   可复位：与传统保险丝不同， 在配电层次结构中承担初始配电的作用。诊断和状态报告功能。 在T10技术中， PDU连接到车辆的低压(LV)电池（通常为12V或48V）或者HV-LV DC-DC转换器的输出端， T10-S专为开关应用而设计， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， 通常为48V或12V电池架构。以免过电流引起火灾。且采用相同的封装。从而为下游的电子控制和配电提供了更高的灵活性。 有的有两种电池， 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。 SmartFET和理想二极管控制器。