車身控制模塊設計要求及解決方案

　　隨著人們對汽車的操控性及舒適性需求不斷升高，汽車車身中的電子設備越來越多，如電動后視鏡、中控門鎖、玻璃升降器、車燈乃至其它更多的高級功能等。

圖1：典型車身控制模塊(BCM)的系統架構。

　　電源要求及方案選擇

　　典型車身控制模塊(BCM)設計重要的一步是確定電源要求，以及選擇合適的電源方案。一般而言，BCM要求的輸入電壓在-0.5V至32V之間，輸出電壓為5V或3.3V。值得一提的是，汽車內的用電設備越來越多，如果電池直接供電的設備靜態電流不夠低，而汽車連續停泊較長時間，車內蓄電池可能因為過度放電而使汽車無法重新啟動，故BCM設計需要考慮靜態電流。此外，汽車應用中可能會常常面對高溫環境，所以要求電源提供過溫保護。

　　適合于BCM的電源包括線性電源(或稱線性穩壓器)和開關電源(或稱開關穩壓器)。這兩種電源各有優勢，究竟選擇何種電源，還要看具體應用。在車身控制模塊的供電電源方面，中國市場上所售汽車中，轎車一般采用12V電源，而卡車和客車一般采用24V電源。在12V電源BCM中，推薦采用安森美半導體的線性穩壓器，如NCV4275A等，見圖2。NCV4275A是一款帶復位和延遲功能的5V、3.3V/450mA低壓降(LDO)線性穩壓器，這款器件支持可編程微控制器復位，并提供多種特性，如過流保護、過溫保護、短路保護等。此外，在下圖中位置1處串聯一個二極管(MRA4005)，這線性電源能有效防止高達-42V的反向電壓；在位置2處并聯一個瞬態電壓抑制器(TVS)管，可以有效阻止高達+45V的瞬態電源負載突降(loaddump)高壓脈沖及不穩定的電源雜波，符合12V汽車電源系統的ISO16750-2-20034.6過壓測試規范。實際上，在汽車發動機啟動瞬間就可能出現負載突降，從而導致電池電壓升高至超過40V。這些特性讓NCV4275A非常適合汽車車身控制模塊應用。

　　實際上，NCV4275A僅是安森美半導體針對汽車應用的寬范圍線性穩壓器中的一款，其它線性穩壓器有如NCV8664/5、NCV4949、NCV8503/4/5/6、NCV4274A等。超低靜態功耗的產品，靜態電流低至30μA以下，驅動電流范圍在100mA至450mA之間。

圖2：車身控制模塊中線性電源典型應用電路示意圖。

　　24V電源的BCM應用中，需要將24V電壓轉換至5V或3.3V，如果采用線性穩壓器，電源芯片本身就會有很高的功率消耗，產生大量熱量導致溫度過高而燒壞芯片，所以我們需要采用開關穩壓器，我們推薦采用安森美半導體系列用于汽車的開關穩壓器，如NCV51411、NCV8842、NCV8843、NCV33063、NCV33163、NCV3063、NCV3163、LM2576、LM2575及NCV2574等。這些開關穩壓器具有較高的效率，避免產生大量的放熱，保護芯片，提升系統可靠性。這些汽車應用的開關穩壓器驅動電流多數在0.5A至1.5A之間，有的達到2.5A(NCV33163)，開關頻率在50kHz至300kHz之間。以NCV51441為例，這款器件使用V2控制架構，提供無可比擬的瞬態響應、極佳總體穩壓精度及最簡單的環路補償。這款器件上的“BOOST”引腳支持“充當啟動電路(Bootstrapped)”工作，將能效提升至最高；集成的同步電路支持并行電源工作或將噪聲降至最低。