使用意法半导体的TWISTER仿真软件开发基于M0TM固态继电器的汽车系统

3.    负载兼容性评测示例

本示例测试一个驱动10W转向灯的140m 高边驱动器VNx7140Ax，在所有最恶劣情况下，测评必须满足下列条件：

结温 < 热关断阈值

1)    导通< 10ms时的功率限制时长
图3所示是评测电路连接配置图，而图4是芯片选型窗口，用户可在这里设置最恶劣条件下的芯片参数和边界条件。
当环境温度是规定的最高温度时，如果热关断阈值和ILimH 限流参数高值均最低的工艺角批次芯片导通，就会发生结温达到热关断值的重大风险(见图5) .


图3: MO-7VNx7140Ax 转向灯高边驱动器最恶劣情况评测电路连接配置示例.


图4: 芯片选型菜单中最恶劣条件评测参数设置

在导通时引起最长功率限制时间的最恶劣条件有两个特征：环境温度= -40oC，产品数据手册中的最小 ILimH值。灯泡涌流在-40oC时最高。两个并联的H6W 灯泡的涌流可达到15A。这个参数结合ILimH=8A将在导通时产生最长功率限制时间, 结果车灯开启时间被延迟。如图6所示，在最恶劣条件下，VNx7140AX功率限制时间在3ms(3ms << 10ms)范围内。

图7所示是在Twister上进行最恶劣条件评测的全部评测结果。如果需要，用户可向意法半导体车身产品部索取给定情况的概率评测静态数据。


图 5: TAMB=105oC时的VNX7140AX行为。在TTSD=167oC和ILimH=8A时发生热关断 (根据产品销售数据，概率 < 0.1ppm)


图 6: VNX7140AX驱动2支H6W转向灯的IOUT& TJ 仿真曲线（ILimH=8A， TAMB=-40oC）。

4.    保护分析和线径优化

图8中的红色曲线代表20m MO-7高边驱动器VND720AJ反应时间测试数据。将这条在Twister中取得的曲线导出后并另存为Excel表格文件，然后，将其分别与21W+21W+5W车灯和线径0.5 mm2 铜导线的电流-时间曲线对比（见图8）。这个分析的目的是检查负载、驱动器和线束之间层级是否正确。这里必须说明的是，在没有外部器件帮助的条件下，高边驱动器的 IRMS电流始终低于线径0.5 mm2 铜导线上的最大IRMS电流，因此，在任何情况下，该芯片都能保护线束。此外，还可以通过软件交互进一步控制电流，实现t>1s的延迟（图8中的虚线）。在这种情况下，通过微控制器控制，该芯片可以保护线径0.35mm2 的铜线。


图 7: VNX7140AX重启后热保护评测。注：M0-7高边驱动器还能设成锁保护模式，当TJ 达到 TTSD时，芯片将被锁保护。


图 8: VND7020AJ M0-7固态继电器和灯泡及线径的电流时间曲线比较

5.    结论

Twister是一个独立的好用的功率芯片仿真器，准许用户查看所有可能的边界条件和芯片参数对设计的影响；热电混合仿真准许用户评测MOTM驱动器在最恶劣条件下的性能表现。此外，Twister还准许用户利用目标保护策略计算并优化线径。