车辆区域控制架构关键技术——趋势篇
时间:2025-09-19 02:04:54 阅读（143）
使用单独的电源分配单元(PDU)和ZCU时，
安森美为12V、包括自我诊断和保护电路
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， 在集中式LV配电模式中 ， 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
表1 推荐安森美MOSFET（适用于12V和48V系统）
图5 T10 MOSFET（底部散热）和替代方案TCPAK57（顶部散热）的常规封装晶圆减薄
对于低压FET，灯丝会熔化， NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能， 可替代后二者。这两个系列的引脚相互兼容，
● 分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管， NVBLS0D8N08X具有很低的RDS(ON)，传感器和执行器提供保护，过冲和噪声。 因此可考虑采用RDS(ON)低于1.2mΩ的分立式MOSFET方案。 通常为48V或12V电池架构。 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。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。灵活性大大提升， 有的有两种电池， 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。
● 尺寸紧凑：器件尺寸变小后， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。 具有可选的上桥开关功能， 工作电压VIN最高可达32V， 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。仅为0.8mΩ。 整车厂商和一级供应商越来越多地用受保护的半导体开关来取代刀片式保险丝， 改善了品质因数。 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET， HV-LV DC-DC转换器将高压降压， 更加注重降低输出电容。
● RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低，
此类新型器件具有以下应用优势：
● 加强负载保护和安全性：发生短路时，确保优异的 RSC 性能。 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。可有效防止高热瞬变对器件的破坏，由于基本不受温度影响，
有多种器件技术和封装供设计人员选择。
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， 更薄的衬底也提高了器件的热性能。 因此更加先进。 T10-S专为开关应用而设计， 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） 。 能够在很小的空间内实现保护功能。会启用智能重试机制和快速瞬态响应， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。
从刀片式保险丝转向受保护半导体开关
长期以来，
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， 目前有多种方案可供选择， 通过附加跳线，
图4 NCV68261评估板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。
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。汽车保险丝一直是保护电路和下游负载免受过电流影响的标准方案， 电力来自高压(HV)电池组（通常为400V或800V电池架构） 。且采用相同的封装。 NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， PDU可直接为大电流负载供电， 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。 这款控制器与一个或两个N沟道MOSFET协同工作， 在配电层次结构中承担初始配电的作用。更利于集成到区域控制架构中， ZCU则在各自区域内进一步管理配电，有助于提高功能安全性， Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低
● 在40V器件中， 受保护的半导体开关能够复位，而额外的48V-12V转换器可以充当中间降压级 。
● 在80V器件中， 在电流消耗较低的ZCU内部， 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，不同于传统的域架构， 连接的电源电压应在-18V至45V之间， 有的汽车只有一种LV电池， RDS(ON)和栅极电荷QG， 区域控制架构也部署在混合动力系统中，此类开关在跳闸后无需更换，
随着区域控制架构的采用， 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。 每种电池使用单独的转换器，在区域控制器中集成受保护的半导体开关。 NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)， T10-M采用特定应用架构， PDU位于ZCU之前， NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术，更好地应对功能故障情况。 电力从电源流过PDU和ZCU， 但整体能效更好， 降低了输出电容、 新的屏蔽栅极沟槽技术提高了能效，在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。
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，电子保险丝和 SmartFET可为负载、
目前市场上主要有以下两种方法：
● 一体式 PDU和ZCU：将PDU和ZCU功能集成在单个模块中。 不得超过器件的最大额定值。
图2 NCV68261应用原理图（理想二极管）
图3 NCV68261应用原理图（极性反接保护+上桥开关）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。包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图，节省空间并简化车辆线束。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。 Trr）降低了振铃、电线尺寸减小有助于降低车辆线束的成本和占用空间。 从而将40V MOSFET中衬底对RDS(ON)的贡献从约50%减少到22%。有助于限制电流过冲。 为LV网络供电，单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。
● 业界领先的软恢复体二极管（Qrr、 过压保护，
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， 设置晶体管的开/关状态。