汽車(chē)功率IC中的高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān),哪個(gè)更好？

1、汽車(chē)功率 IC 中的高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)，哪個(gè)更好？英飛凌科技 (中國(guó) )有限公司 汽車(chē)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)區(qū)域中心 高楊汽車(chē)功率IC涵蓋的范圍很寬，它包含汽車(chē)電子的IC應(yīng)用系統(tǒng)和功能元件。它們都有一個(gè)主要的功能，既實(shí)現(xiàn)從幾毫瓦到幾千瓦的電能的供應(yīng)、變換或驅(qū)動(dòng)。這些IC的工作范圍和12V、24V和48V的汽車(chē)電氣系統(tǒng)電壓相適應(yīng)。范圍從簡(jiǎn)單的MOSFET到帶有集成保護(hù)電路和診斷功能的高邊、低邊和橋式開(kāi)關(guān)、線性電源調(diào)整IC和開(kāi)關(guān)電源調(diào)整IC, 一直到用于ABS和安全氣囊等安全系統(tǒng)的高集成ASIC汽車(chē)電子系統(tǒng)中的功率開(kāi)關(guān)有高邊(HSD)低邊(LSD和橋式開(kāi)關(guān)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是采用功率IC中到底是采用高邊開(kāi)關(guān)還是

2、低邊開(kāi)關(guān)，對(duì)于低邊的驅(qū)動(dòng)需要考慮以下的細(xì)節(jié) :負(fù)載的正常電流有多大 ?最大電流是多少 ?負(fù)載是否為容性 ?如果是容性 ，沖擊電流是多少 ?負(fù)載是否為感性 ? 如果是感性 ，關(guān)斷時(shí)的能量 ?負(fù)載的控制方式是 on/off方式還是PWM ?如果是PWM 頻率和占空比是多少 ？ 負(fù)載的工作環(huán)境溫度是多少 ?極限溫度是多少 ?系統(tǒng)如果 Ground open， 對(duì)負(fù)載有何影響 ?需要功率IC的封裝方式是SMT還是通孔方式的？如果是SMT，有多大的面積連接到功率IC的散熱片？如果是通孔方式，采用什么形狀的散熱器 ？負(fù)載是否需要診斷 ?如果需要 ，需要哪些診斷 ?過(guò)流 ，過(guò)壓，過(guò)溫還是短路等 ?負(fù)載是否有

3、以下的應(yīng)用 (Reverse battery， Load dump， Over voltage，etc)?對(duì)于功率IC中采用高邊驅(qū)動(dòng)，需要考慮以下的技術(shù)細(xì)節(jié)：負(fù)載正常電流有多大 ? 最大電流是多少 ?負(fù)載是否為容性 ?如果是容性 ，沖擊電流是多少 ?負(fù)載是否為感性 ? 如果是感性 ，關(guān)斷時(shí)的能量 ?負(fù)載的控制方式是 on/off方式還是PWM ?如果是PWM 頻率和占空比是多少 ？ 負(fù)載的工作環(huán)境溫度是多少 ? 極限溫度是多少 ?需要功率IC的封裝方式是SMT還是通孔方式的？如果是SMT ，有多大的面積連接到功率IC的散熱片？如果是通孔方式，采用什么形狀的散熱器？負(fù)載是否需要診斷 ?如果需要

4、，需要哪些診斷 ?過(guò)流 ，過(guò)壓，過(guò)溫還是短路等 ?負(fù)載是否有以下的應(yīng)用 (Reverse battery， Load dump， Over voltage，etc)?以下給出了在采用 HSD和LSD在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)的一些比較：1 ) 通態(tài)電阻NMOS的的通態(tài)電阻比PMOS在同樣的條件下要小。這是因?yàn)椋娮拥膶?dǎo)通速度比空穴 快，因而影響到通態(tài)電阻。也是因?yàn)闉榱俗非蟮偷耐☉B(tài)電阻，在某些高邊的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用， 用充電泵加上NMOS來(lái)完成PMOS作為高邊的應(yīng)用，付出的代價(jià)是價(jià)格變高，驅(qū)動(dòng)電路也比LSD復(fù)雜。2）采樣電路對(duì)于HSD的保護(hù)，如果需要電流采樣， 須用差分的配置才能實(shí)現(xiàn)電流采樣；而對(duì)于LSD,采用單端配

5、置就可以。由于采用差分電路成本高于采用單端的成本，所以從這個(gè)意義上 說(shuō)，LSD比HSD具備成本優(yōu)勢(shì)。3）線制的要求由于現(xiàn)在的汽車(chē)的多為負(fù)極搭鐵，采用HSD給負(fù)載供電有一系列的好處。如果負(fù)載的一端直接接在底盤(pán)的地上，則只需要一根線給負(fù)載供電，這就節(jié)省了系統(tǒng)的成本。4）失效對(duì)系統(tǒng)的影響這是依據(jù)系統(tǒng)的要求，選擇哪種類(lèi)型的負(fù)載。在飛機(jī)的負(fù)載失效類(lèi)型中，如果負(fù)載失效最安全的方式是讓負(fù)載繼續(xù)運(yùn)行下去；而對(duì)于汽車(chē)的負(fù)載應(yīng)用，則正好相反。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)管理的控制單元中，控制油泵的開(kāi)關(guān)就是HSD。這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊失效時(shí)，是關(guān)掉油泵。這種設(shè)計(jì)對(duì)于當(dāng)發(fā)生車(chē)禍或系統(tǒng)失效時(shí)是非常有利的。F表給出了對(duì)于

6、HSD和LSD的全面比較:Low Side Drive con figurati on:- 2 wires in system- Short to ground can destroy load- Possible load corrosion (connected to V supply+ More robust with simple gro und+ Simpler, lower price driverHigh Side Drive con figurati on:+ 1 wire in system+ Short to ground cannot destroy load+ Loadcorrosi onun likely(co nn ected to GND)-Less robust with distributed grou nd- More complex, higher price driver-