面向電動車窗應用的集成嵌入式功率半導體

　推動電動車窗電控單元采用高度集成解決方案的因素

　　如今，電動車窗已成為汽車標準功能之一。即使在成本至上的新興市場，它也是影響購車者決定的最重要因素之一。多數(shù)購車者都將電動車窗視為必備的舒適功能，因此汽車廠商都將其作為一種基本功能。

　　當前車門正沿著模塊化、輕型化方向發(fā)展，另一個發(fā)展趨勢是加裝側安全氣囊。隨著車門結構發(fā)生變化，車門腰線的負載規(guī)格也相應提高，以實現(xiàn)出色的碰撞性能。性能的增強與添加安全氣囊極大刺激了對小尺寸車門/電動車窗ECU（電控單元）的需求。更高的半導體集成度是管理防夾等復雜功能的關鍵，同時也滿足了小型、輕量要求。

　　車窗防夾功能也適用于天窗模塊，該模塊和車窗共用相同的車窗舉升機制。

　　epower TLE7810G的優(yōu)勢

　　英飛凌提供的嵌入式功率（ePower）半導體TLE7810G主要應用于電動車窗，采用單一封裝，內(nèi)含兼容標準8051內(nèi)核的8位微控制器，同時搭載片上調(diào)試支持和系統(tǒng)基礎芯片（SBC）。SBC搭載符合LIN2.0/ SAEJ2602標準的LIN收發(fā)器、低壓降穩(wěn)壓器與兩個低側開關（繼電器驅動器）和為外部霍爾傳感器供電的電源，另外還提供高側驅動器，用于驅動發(fā)光二極管。

圖1 TLE7810G框圖

　　此集成電路是采用PDSO-28封裝的多芯片模塊（MCM），經(jīng)過專門設計，適用于嚴酷的汽車環(huán)境。

　　該8位微控制器具備16KB片上閃存，可處理多個控制任務，其中包括車窗防夾功能。自2008年10月起，美國境內(nèi)生產(chǎn)的車輛必須具備此功能，很快將有多個國家效仿這種作法。目前，許多汽車廠商已在新款車內(nèi)加裝了此功能。

　　車窗升降器屬于高電流裝置，而目前的乘用車大部分仍采用繼電器驅動電動車窗電機。為了滿足這種情況，TLE7810G內(nèi)嵌兩個繼電驅動器，控制驅動電動車窗電機的外部繼電器。

　　此外，TLE7810G還集成了LDO（低壓降）穩(wěn)壓器，負責為霍爾傳感器供電。霍爾傳感器通常安裝在車窗防夾系統(tǒng)內(nèi)，用于檢測車窗的速度/扭矩和位置。

　　高度整合的單一封裝大大降低了PCB占位空間，使其能夠安裝在更小（更便宜）的外殼內(nèi)。同時，芯片的靜態(tài)電流消耗極低，可滿足現(xiàn)今電動車窗/車門模塊的苛刻要求。

　　這類芯片還內(nèi)嵌LIN收發(fā)器，以滿足逐漸流行的分散式架構要求，即每個車窗由專門的ECU控制。通過連接LIN總線，可實現(xiàn)分散式模塊方案，從而大幅減少布線數(shù)量和整體重量。

圖 2 顯示分散式車身控制架構

　　相對于微控制器、收發(fā)器、繼電器驅動器和穩(wěn)壓器等各個分立式裝置，這種高度集成解決方案另一個突出優(yōu)勢是節(jié)省芯片封裝成本。對電動車窗ECU的一級供應商而言，采用高度集成的ePower解決方案，可獲得因組件減少帶來的更高可靠性、出類拔萃的庫存管理和更高的生產(chǎn)組裝效率。

　　TLE7810G還具備5個喚醒輸入，LIN收發(fā)器可經(jīng)受高達4kV的靜電放電。

　　需要滿足的主要技術要求