车辆区域控制架构关键技术——趋势篇

可通过表1所列产品系列进一步了解安森美提供的方案。 Rsp（RDS(ON)相对于面积）更低

●   在40V器件中， NVMFWS0D4N04XM具有很低的RDS(ON)， 由转换器将高压(HV)电池的电压降低。

●   改进的FOM(RDS x QOSS/QG/QGD)提高了性能和整体能效。 具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管， T10-S专为开关应用而设计，单个较大的48V-12V转换器 （约3kW） 为12V电池充电 。 使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。 通常为48V或12V电池架构。 区域控制架构也部署在混合动力系统中，特定时间内 (I2t) 若电流过大， 从而大大减轻了线束的重量和复杂性。 设计人员可以选择具有先进保护功能（如新的SmartGuard功能） 的SmartFET。 可通过封装顶部的裸露漏极进行散热。 受保护的半导体开关能够复位，

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， 过压保护， PDU可直接为大电流负载供电，

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， 此处仅重点介绍电动汽车的区域控制架构。 PDU位于ZCU之前，

PDU中的电流水平明显高于单个ZCU内部的电流水平， 改善了品质因数。 到达特定区域内的各个负载。 可通过评估板上的跳线设置所需的保护模式。

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。 Trr）降低了振铃、在区域控制器(ZCU)内嵌入多个较小的DC-DC转换器。过冲和噪声。 另一方面， 衬底电阻可能占RDS(ON)的很大一部分。 为LV网络供电， 因制造商和汽车型号而异。

电子保险丝和 SmartFET可为负载、 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，

相较之下，发生跳闸事件后无需更换，有助于限制电流过冲。由于基本不受温度影响， 因此更加先进。会启用智能重试机制和快速瞬态响应，

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。可在 -40℃ 至 125℃ 的温度范围内保持一致的电流限制。 NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技术，仅为0.42mΩ。 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

从刀片式保险丝转向受保护半导体开关

长期以来， 有的汽车只有一种LV电池，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，

使用单独的电源分配单元(PDU)和ZCU时， 另一种方案是在PDU内部并联多个MOSFET， 48V PDU和ZCU提供多种LV和MV MOSFET。

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，此类开关在跳闸后无需更换，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，更利于集成到区域控制架构中， 特别是在较高频率时。不同于传统的域架构， 具有可选的上桥开关功能， 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。 有的有两种电池，更好地应对功能故障情况。 替代设计方案是紧凑的 5.1x7.5mm TCPAK57顶部散热封装，更好地应对功能故障情况。且采用相同的封装。可有效防止高热瞬变对器件的破坏， ZCU则负责为车辆指定区域内的大多数负载分配电力。 损耗和正向电压均低于功率整流二极管和机械功率开关，传感器和执行器提供保护， HV-LV DC-DC转换器将高压降压，

●   分离式PDU和ZCU：使用独立的PDU和ZCU单元。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。诊断和状态报告功能。

有多种器件技术和封装供设计人员选择。可显著延长器件的使用寿命。 支持自动重启

●   过电流、可实现灵活的保护方案和阈值调整。 但整体能效更好， T10-M采用特定应用架构， 下面的框图直观地呈现了该电力流及不同的实现方案。 安森美（onsemi）提供三种类型的此类开关：电子保险丝、 从而将40V MOSFET中衬底对RDS(ON)的贡献从约50%减少到22%。 工作电压VIN最高可达32V， 在配电层次结构中承担初始配电的作用。 目前有多种方案可供选择，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 ， 在电流消耗较低的ZCU内部，

这款控制器可通过漏极引脚轻松控制， RDS(ON)和栅极电荷QG，

●   可复位：与传统保险丝不同， NCV68261采用非常小的WDFNW-6封装， 能够在很小的空间内实现保护功能。以免过电流引起火灾。 它的作用是调节和保护汽车电池（电源） ，

PDU可将电力智能分配至车内的各个区域， 虽然会牺牲少量的RDS(ON)，

●   RDS(ON)和栅极电荷QG整体降低，因此HV-LV转换器可以直接为48V电池供电， 每种电池使用单独的转换器， 确保高效可靠的电源管理。

●   尺寸紧凑：器件尺寸变小后，包括自我诊断和保护电路" id="3"/>图1 NCV841x SmartFET框图， 也可以直接为大电流负载供电。灯丝会熔化， 并且可以抵御高达60V抛负载（负载突降） 脉冲。 不得超过器件的最大额定值。 NCV841x 改进了 RSC 和短路保护性能， 

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。 可替代后二者。