面向电动车窗应用的集成嵌入式功率半导体

推动电动车窗电控单元采用高度集成解决方案的因素

本文引用地址：如今，电动车窗已成为汽车标准功能之一。即使在成本至上的新兴市场，它也是影响购车者决定的最重要因素之一。多数购车者都将电动车窗视为必备的舒适功能，因此汽车厂商都将其作为一种基本功能。

当前车门正沿着模块化、轻型化方向发展，另一个发展趋势是加装侧安全气囊。随着车门结构发生变化，车门腰线的负载规格也相应提高，以实现出色的碰撞性能。性能的增强与添加安全气囊极大刺激了对小尺寸车门/电动车窗ECU（电控单元）的需求。更高的半导体集成度是管理防夹等复杂功能的关键，同时也满足了小型、轻量要求。

车窗防夹功能也适用于天窗模块，该模块和车窗共用相同的车窗举升机制。

epower TLE7810G的优势

英飞凌提供的嵌入式功率（ePower）半导体TLE7810G主要应用于电动车窗，采用单一封装，内含兼容标准8051内核的8位微控制器，同时搭载片上调试支持和系统基础芯片（SBC）。SBC搭载符合LIN2.0/ SAEJ2602标准的LIN收发器、低压降稳压器与两个低侧开关（继电器驱动器）和为外部霍尔传感器供电的电源，另外还提供高侧驱动器，用于驱动发光二极管。

图1 TLE7810G框图

此集成电路是采用PDSO-28封装的多芯片模块（MCM），经过专门设计，适用于严酷的汽车环境。

该8位微控制器具备16KB片上闪存，可处理多个控制任务，其中包括车窗防夹功能。自2008年10月起，美国境内生产的车辆必须具备此功能，很快将有多个国家效仿这种作法。目前，许多汽车厂商已在新款车内加装了此功能。

车窗升降器属于高电流装置，而目前的乘用车大部分仍采用继电器驱动电动车窗电机。为了满足这种情况，TLE7810G内嵌两个继电驱动器，控制驱动电动车窗电机的外部继电器。

此外，TLE7810G还集成了LDO（低压降）稳压器，负责为霍尔传感器供电。霍尔传感器通常安装在车窗防夹系统内，用于检测车窗的速度/扭矩和位置。

高度整合的单一封装大大降低了PCB占位空间，使其能够安装在更小（更便宜）的外壳内。同时，芯片的静态电流消耗极低，可满足现今电动车窗/车门模块的苛刻要求。

这类芯片还内嵌LIN收发器，以满足逐渐流行的分散式架构要求，即每个车窗由专门的ECU控制。通过连接LIN总线，可实现分散式模块方案，从而大幅减少布线数量和整体重量。

图 2 显示分散式车身控制架构

相对于微控制器、收发器、继电器驱动器和稳压器等各个分立式装置，这种高度集成解决方案另一个突出优势是节省芯片封装成本。对电动车窗ECU的一级供应商而言，采用高度集成的ePower解决方案，可获得因组件减少带来的更高可靠性、出类拔萃的库存管理和更高的生产组装效率。

TLE7810G还具备5个唤醒输入，LIN收发器可经受高达4kV的静电放电。

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