LIN及混合信号工艺的发展提升汽车传感器与传动装置性能

传感器/传动装置举例

　　德州仪器(TI)的 TPIC1021 LIN-2.0 收发器是利用高级混合信号集成技术提高 LIN 兼容传感器及传动装置通信的鲁棒性并且保持其低成本的基石。这款收发器基于 TI 的LBC4 线性 Bi-CMOS 工艺，采用汽车电池电压工作，因此无需外部电源。故障保护功能使设备能够承受 LIN 总线上-40V ~ +40V的电压，同时片上静电放电 (ESD) 保护功能可以承受高达 17kV（国际电工委员会）和 21kV（人体模型）的峰值电压。在此基础上可以集成把传感器或传动装置连接到汽车电网与 LIN 网络所需要的更多元件。典型的片上功能包括：满足系统要求的汽车电压调节器、传感器输出中前端输入的模拟滤波功能、模数转换器 (ADC)、数字滤波与控制、以及 LIN 兼容的协议控制器。图1举例说明了一个基于 LBC4 的、全面集成的传感器接口。此款器件所具有的高集成度与电路保护功能使其正好适合于空间及成本非常有限的恶劣的汽车环境。

　　而 TPIC10271 传动装置接口是一款基于 LBC-4 D 的专门为汽车应用设计的器件。它集成了采用电池电源的 3.3V 电压调节器/监控器、到用户开关的高压接口、用于位置传感器或其他类型传感器的高侧 FET（场效应晶体管）驱动器、用于马达控制继电器的两个低侧 FET 驱动器、反馈运算放大器、保护电路以及与 LIN 兼容的 PHY（图 2）。输出直接连接至用于控制算法的微控制器，如：玻璃升降器的防挤伤监控功能。与 TPIC1021 以及 TI 混合信号系列产品中的其他器件一样，TPIC10271 在不工作期间进入省电的休眠模式，而且具有低电磁干扰 (EME) 与高抗电磁干扰能力 (EMI)。

　　对于其他应用，同样的混合信号工艺技术除了可以集成上述两款器件中的功能块以外还可集成其它功能，包括：用于单轨及多轨的低压降与开关电压稳压器、不同配置的高/低侧驱动器、各种运算放大器、数字逻辑器件、以及 LIN 接口等通信接口。可用的传动接口包括：H桥、适用于DC刷/三相直流有刷马达的智能驱动器、以及继电器驱动器。这些驱动器用于电动座椅及后视镜、门锁、风档雨刷及除霜器、玻璃与天线升降器、暖通空调系统 (HVAC)、以及用于提供用户舒适及安全性的各种其它电子系统。

系统优势

　　将传感器/传动装置信号及通信接口改变为与 LIN 兼容的混合信号 IC 可以产生多种系统级优势。首先是提高系统鲁棒性与诊断功能。线路数量减少可降低成本以及潜在的故障源，且由于 LIN 可以实现双向通信，主设备可从子设备处获取诊断信息，而从设备可在发生系统问题时提供故障信息。此外，LIN 消除了对专有接口的需要，通过采用基于公开、可靠标准的通用通信方案既可开发组件及软件。

　　利用 LIN 可构建只需三条线（电池、接地及 LIN）的传感器或传动装置，从而降低布线与线束要求。器件壳体更小，实现更好的传感器/传动装置布置，而无需过多考虑布线问题。LIN 及先进的混合信号工艺可以在许多方面降低系统成本：组件数量减少；库存降低；更紧凑、更简单的印刷电路板与传感器/传动装置壳体；使用片上振荡器取代晶振或谐振器系统作为时钟源；更高的可靠性。上述部分因素还可减少重量与空间消耗--汽车设计中始终不变的追求。

　　这种进步仅仅是汽车传感器及传动装置智能与功能发展迈出的第一步。下一代混合信号汽车 IC 将集成更小的微控制器，能实现可编程功能以及更高的灵活性，从而满足汽车的未来需求。随着汽车传感器与传动装置的智能化不断提高，汽车设计师可以自由地设想汽车系统的智能应用。