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1、汽车功率 IC 中的高边开关和低边开关，哪个更好？英飞凌科技 (中国 )有限公司 汽车半导体业务区域中心 高杨汽车功率IC涵盖的范围很宽，它包含汽车电子的IC应用系统和功能元件。它们都有一个主要的功能，既实现从几毫瓦到几千瓦的电能的供应、变换或驱动。这些IC的工作范围和12V、24V和48V的汽车电气系统电压相适应。范围从简单的MOSFET到带有集成保护电路和诊断功能的高边、低边和桥式开关、线性电源调整IC和开关电源调整IC, 一直到用于ABS和安全气囊等安全系统的高集成ASIC汽车电子系统中的功率开关有高边(HSD)低边(LSD和桥式开关。在系统的设计中是采用功率IC中到底是采用高边开关还是
2、低边开关，对于低边的驱动需要考虑以下的细节 :负载的正常电流有多大 ?最大电流是多少 ?负载是否为容性 ?如果是容性 ，冲击电流是多少 ?负载是否为感性 ? 如果是感性 ，关断时的能量 ?负载的控制方式是 on/off方式还是PWM ?如果是PWM 频率和占空比是多少 ？ 负载的工作环境温度是多少 ?极限温度是多少 ?系统如果 Ground open， 对负载有何影响 ?需要功率IC的封装方式是SMT还是通孔方式的？如果是SMT，有多大的面积连接到功率IC的散热片？如果是通孔方式，采用什么形状的散热器 ？负载是否需要诊断 ?如果需要 ，需要哪些诊断 ?过流 ，过压，过温还是短路等 ?负载是否有
3、以下的应用 (Reverse battery， Load dump， Over voltage，etc)?对于功率IC中采用高边驱动，需要考虑以下的技术细节：负载正常电流有多大 ? 最大电流是多少 ?负载是否为容性 ?如果是容性 ，冲击电流是多少 ?负载是否为感性 ? 如果是感性 ，关断时的能量 ?负载的控制方式是 on/off方式还是PWM ?如果是PWM 频率和占空比是多少 ？ 负载的工作环境温度是多少 ? 极限温度是多少 ?需要功率IC的封装方式是SMT还是通孔方式的？如果是SMT ，有多大的面积连接到功率IC的散热片？如果是通孔方式，采用什么形状的散热器？负载是否需要诊断 ?如果需要
4、，需要哪些诊断 ?过流 ，过压，过温还是短路等 ?负载是否有以下的应用 (Reverse battery， Load dump， Over voltage，etc)?以下给出了在采用 HSD和LSD在驱动负载时的一些比较：1 ) 通态电阻NMOS的的通态电阻比PMOS在同样的条件下要小。这是因为，电子的导通速度比空穴 快，因而影响到通态电阻。也是因为为了追求低的通态电阻，在某些高边的驱动应用， 用充电泵加上NMOS来完成PMOS作为高边的应用，付出的代价是价格变高，驱动电路也比LSD复杂。2）采样电路对于HSD的保护，如果需要电流采样， 须用差分的配置才能实现电流采样；而对于LSD,采用单端配
5、置就可以。由于采用差分电路成本高于采用单端的成本，所以从这个意义上 說，LSD比HSD具备成本优势。3）线制的要求由于现在的汽车的多为负极搭铁，采用HSD给负载供电有一系列的好处。如果负载的一端直接接在底盘的地上，则只需要一根线给负载供电，这就节省了系统的成本。4）失效对系统的影响这是依据系统的要求，选择哪种类型的负载。在飞机的负载失效类型中，如果负载失效最安全的方式是让负载继续运行下去；而对于汽车的负载应用，则正好相反。例如在发动机管理的控制单元中，控制油泵的开关就是HSD。这是因为在大多数的情况下，当驱动模块失效时，是关掉油泵。这种设计对于当发生车祸或系统失效时是非常有利的。F表给出了对于
6、HSD和LSD的全面比较:Low Side Drive con figurati on:- 2 wires in system- Short to ground can destroy load- Possible load corrosion (connected to V supply+ More robust with simple gro und+ Simpler, lower price driverHigh Side Drive con figurati on:+ 1 wire in system+ Short to ground cannot destroy load+ Loadcorrosi onun likely(co nn ected to GND)-Less robust with distributed grou nd- More complex, higher price driver-ILHEX7综上所述，无论是采用 LSD还是HSD,都是各有优劣。最终在汽车电子模块中选用那种 方式的驱动，还是要在哪种场合的应用， 诊断类型，失效后造成的危险，综合考虑后才能作 出折衷的选择。全文完