意法半导体产品在汽车方面的应用

如今的汽车已不再只是代步的驾驶工具，智能安全的驾乘体验也不可或缺，汽车越来越丰富的功能需要电子元器件赋能。

随着电子元件数量的增加，降低事故风险及减低相应后果的主动和被动安全系统变得日益复杂。电动助力转向系统、电子驻车制动系统、主动悬架系统、防抱死制动系统等主动安全应用日渐依赖传感器、有刷和无刷电机以及微控制器来提高性能和可靠性。同时，最新技术也推动了安全带张紧器和安全气囊等被动应用的发展。

ST提供一系列标准和专用器件，以支持所有这些底盘和安全性应用。这些器件包括：标准的低/高边、桥式和预驱动器，用于驱动电磁阀的智能IC，有刷、无刷和步进电机专用驱动IC和业界最广泛的功率MOSFET系列。

此外，我们还针对完全集成的智能电源解决方案、MEMS加速度传感器和陀螺仪，以及功能强大的32位汽车微控制器提供系统基础芯片(SBC)，以确保可靠的控制，并获得所需的功能安全级别认证(汽车安全完整性等级从ASIL-A至ASIL-D)。

声学车辆警报系统(AVAS)

根据国家新标准GB/T37153–2018：M1和N1类纯电动汽车、具有纯电动行驶模式的混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车，就必须安装AVAS(声学车辆警报系统)，让车子在行驶速度低于每小时20公里时，能发出警示音，使路人注意到附近有车经过。

欧盟也已经宣布，在2019年7月1日起所有的汽车生产商必须为电动车辆和Hybrid车加装AVAS系统，使其能在行驶过程中发出类似于传统汽车的引擎声，用以提示行人。

在实际应用中，许多厂家对AVAS系统性能进行了提升，将各种真实的引擎声作为行人警示声，这就是发动机音效模拟器。它在起到警示行人的功能同时，增强了电动车的驾驶乐趣。

为实现该功能，ST使用了SPC582B60E1 Chorus家族MCU与单通道的class D FDA903D。SPC582B60E1通过I2C对FDA903D进行控制，使FDA903D实现负载检测，此外还输出I2S音频信号，通过FDA903D来驱动喇叭。

▲采用FDA903行人警示器、引擎模拟器框图

ST Chorus家族SPC582B60E1产品特点：

80MHz PowerPC架构e200z 2核

带ECC的1MB RWW Flash

带ECC的4*16KB Data Flash

带ECC的96KB RAM

7个MCAN模块，支持ISO CAN-FD

ST新一代单通道D类功放FDA803和FDA903主要特点：

AEC-Q100认证

支持I2S/TDM(4,8,16)

支持硬件模式(无I2C控制)

支持输入和输出offset检测

采样率支持44.1kHz, 48kHz, 96 kHz, 192kHz

工作电压范围 3.3V-18V

实时电流反馈(FDA903 only)

输出功率

– 1x25W/4Ω@14.4V,1kHzTHD=1%

– 1x30W/4Ω@14.4V,1kHzTHD=10%

– 1x45W/2Ω@14.4V,1kHzTHD=1%

– 1x55W/2Ω@14.4V,1kHzTHD=10%

由于AVAS声音对外，坐在车里的人是听不到该声音的，所以实时检测功能尤为重要，尤其是Open Load检测，因为它无法触发功放的错误报警，这将会有增加交通事故的风险，所以在欧洲法规中，实时负载开路检测功能是强制要求，这也正是FDA803和FDA903的优势所在：

增强型的诊断功能，满足功能安全的要求。

FDA803自带实时负载开路检测功能(ST自带开路检测算法)，不用再关机做负载检测。

FDA903自带电流反馈，可以实时检测负载电流(客户可自己设计开路检测算法)。

底盘域控制器(CDC)

汽车E/E架构的最新演变趋势是向基于域的新概念发展。在该架构中，车辆被划分为多个独立的域，每个域由一个域控制单元(DCU)控制，DCU用作域网关并连接到一个集中式DCU控制系统。

DCU系统除了减少对线束的需求和改进计算能力之外，其可升级和可扩展的新型结构提升了安全性。

底盘和安全域控制器是连接集中式网关到本地应用(包括电动制动助力器、电子稳定控制和电子驻车制动器)的网关。此外，它可以轻松升级，以适应底盘和安全域中的新应用，更好适应辅助驾驶及自动驾驶的安全目标。ST为底盘域控制器(CDC)提供的主要器件包括：

SBC底盘IC L9396-多电源，用于汽车应用(Up to ASIL D)

SPC584B系列MCU、SPC58C系列MCU、SPC58G系列MCU、SPC58H系列MCU

用于制动和传动的柔性U-chip L9300 (ASIL B)：包含多路电源，4路轮速传感器接口，看门狗模块，6路线性横流阀驱动器

电机驱动器IC L9907/L9908(Up to ASIL D)：6步或FOC控制无刷电机的三相栅极驱动器，与48VNET兼容

开关阀驱动器IC L9301-八通道低侧驱动器或四通道低侧+四通道高侧驱动器

线性横流阀驱器IC L9305-四通道高精度线性横流阀驱动器(Up to ASIL D)

CAN总线收发器L9616

底盘EPB IC L9369/L9370-用于电子驻车制动的电子双路H桥预驱动器(Up to ASIL D)

底盘EPB IC L9369S-用于电子驻车制动的电子单路H桥预驱动器(Up to ASIL D)

▲系统框图

主动悬架

主动悬架是一项先进技术，可提高驾驶员和乘客的舒适度，同时帮助汽车制造商实现更舒适的驾驶体验。ST为主动悬架提供广泛的产品组合，包括SPC5 32位汽车微控制器、专用阀驱动器、CAN收发器和高度优化的系统基础芯片(SBC)。

▲主动悬架框图

主要器件：

SPC58E系列MCU，SPC57K系列MCU

SBC底盘IC L9396-多电源，用于汽车应用(Up to ASIL D)

L9616-高速CAN总线收发器

L9663-双通道PSI5收发器

高精度线性横流阀驱动器IC L9305-汽车级4通道气门阀驱动器(Up to ASIL D)

特殊专用功能VN5R003H-E-3mOhm电池反向保护开关

高边驱动/开关VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

安全气囊系统

随着人们越来越关注驾驶员和乘客安全，相关立法不断增加，安全气囊已经成为从小型城市汽车到豪华SUV等机动车辆的标准配置。汽车制造商需要一系列可扩展的解决方案，这些解决方案的功能和成本经过优化，可靠性更高，适合不同车型：从入门级车辆到为高级车辆提供广泛功能的复杂解决方案(配备越来越多的爆管IC(用于安全气囊配置)和加速卫星传感器(智能碰撞传感器)。

我们的产品包括SPC5 32位汽车微控制器、电源模块、高效升压和降压转换器以及精确的ADC电压参考。我们还提供爆管驱动器，具有相对诊断和可编程的配置以及PSI5卫星传感器接口。

主要器件：

SPC57K系列MCU

L9678/L9679/L9680-适用于低/中/高端应用的气囊专用U-chip

被动安全系统IC L9679E-八通道爆管驱动器扩展IC

用于ESD保护的瞬态浪涌电压抑制器ESDLIN03-1BWY-汽车用单线Transil，用于LIN总线的瞬态电压抑制器(TVS)

汽车通信收发器L9616-高速CAN总线收发器

汽车通信收发器L9663-PSI5收发器

电子刹车助力系统(EBB)

电子刹车助力系统使用制动踏板中的传感器来读取驾驶员的动作，旨在减少制动所需的踏板压力。目前正在逐步取代机械真空制动增压器系统。电子刹车助力系统使用专用电子系统处理来自制动踏板的信号，通过无刷直流(BLDC)电机操作主缸。汽车制造商逐渐将这些电子刹车助力系统用于提高驾驶员舒适性和乘客安全性。

为简化这些解决方案的设计，意法半导体提供用于驱动BLDC电机的全系列三相栅极驱动器和功率MOSFET，包括用于48V范围。我们可以提供SPC5 32位汽车微控制器、专用电源管理IC和CAN收发器，以及各种灵活创新的、应用特定的标准产品(ASSP)，涵盖任何可能的系统分区。

主要器件：

SPC57K系列MCU

三相栅极驱动器IC L9908

SBC转向IC L9396-多电源，用于汽车应用

特殊专用功能VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

高边驱动/开关VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

汽车通信收发器L9616-高速CAN总线收发器

汽车通信收发器L9663-PSI5收发器

电动助力转向系统(EPS)

通过辅助驾驶员控制车辆方向盘，电动助力转向(EPS)系统改善了方向控制和乘客安全性，同时减少了引擎负载，从而提高了燃油效率。

电动助力转向(EPS)系统使用电机——通常是三相无刷直流(BLDC)电机——来代替液压致动机构。EPS可以改善驾驶员对车辆的方向控制，减少引擎负荷，从而提高燃油效率。它还可以实现可变辅助功能，在速度较低且最需要辅助的情况下提供更多辅助，在速度较高时提供较少辅助。

意法半导体的EPS解决方案包括用于驱动BLDC电机的全系列三相栅极驱动器和功率MOSFET，包括用于48V范围，专用电源管理IC和CAN收发器，以及各种灵活创新的、应用特定的标准产品(ASSP);涵盖任何可能的系统分区。SPC5 32位汽车微控制器提供整体系统控制。

主要器件：

SPC57K系列MCU，SPC56L系列MCU，SPC5高性能系列MCU

SBC转向IC L9396-多电源，用于汽车应用

特殊专用功能VN5R003H-E-3mOhm电池反向保护开关

高边驱动/开关VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

汽车通信收发器L9663-PSI5收发器

汽车通信收发器L9616-高速CAN总线收发器

三相栅极驱动器IC L9908

电子稳定控制系统(ESC)

电子稳定控制(ESC)系统旨在检测和减少牵引力的损失情况，以防止打滑。通过分别将制动器安装于车辆车轮，ESC系统可以对抗过度转向和转向不足的情况，以确保驾驶员和乘客的舒适性和安全性。这项成熟的技术逐渐成为许多车辆的标准功能。

ST的ESC解决方案包括用于驱动BLDC电机的全系列三相栅极驱动器和功率MOSFET，包括48V供电区，专用电源管理IC和CAN收发器，以及各种灵活创新的、应用特定的标准产品(ASSP)，涵盖任何可能的系统分区。SPC5 32位汽车微控制器提供整体系统控制。

主要器件：

底盘IC：L9369-用于电子驻车制动的电子双路H桥预驱动器;三相栅极驱动器L9908

SPC58E系列MCU，SPC57K系列MCU

汽车通信收发器L9616-高速CAN总线收发器

特殊专用功能VN5R003H-E-3mOhm电池反向保护开关

高边驱动/开关VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

汽车通信收发器L9663-PSI5收发器

汽车传感器：ASM330LHH-汽车6轴惯性模块：3D加速度计和3D陀螺仪，ASM330LHHX-汽车6轴惯性模块，带嵌入式机器学习内核，双运行模式

阀驱动器IC L9305-汽车级4通道气门驱动器;SBC底盘ICL9396-多电源，用于汽车应用

电子驻车制动系统(EPB)

电子驻车制动(EPB)系统不仅能够提供车辆的安全性，还通过确保驾驶员辅助功能(包括在车辆起动时自动释放制动器，以及在倾斜路段起动时实现坡道控制功能)来提高驾驶便利性。意法半导体的产品包括SPC5 32位汽车微控制器、H桥驱动器、CAN收发器和高度优化的系统基础芯片(SBC)，可帮助设计人员实现这些系统的可靠性和成本目标。

主要器件：

SPC57K系列MCU，SPC56L系列MCU

汽车级肖特基二极管、汽车级超高速基二极管、汽车TVS;SBC：转向IC，L9396-多电源，用于汽车应用

底盘IC：L9369-用于电子驻车制动的电子双路H桥预驱动器、L9370-用于特定的电动驻车制动应用的汽车级IC

功率MOSFET：N-沟道(>30V至350V);High-side bridge：N-沟道(>30V至350V)

汽车通信收发器：L9616-高速CAN总线收发器

防抱死制动系统(ABS)

防抱死制动系统(ABS)是任何道路客运车辆的标准安全功能，即使是为新兴市场设计的入门级车辆也具备这一功能。为了支持制造商实现设计目标，我们提供了极为广泛的产品，包括SPC5 32位汽车微控制器、专用的阀驱动器和高度优化的系统基础芯片(SBC)。

主要器件：

汽车级串行EEPROM;SPC58E系列MCU、SPC57K系列MCU

SBC底盘IC：L9396-多电源，用于汽车应用;

汽车级肖特基二极管

CAN数据线保护：汽车SD保护;汽车通信收发器，L9616-高速CAN总线收发器

特殊专用功能-VN5R003H-E-3mOhm电池反向保护开关;HSD：高边驱动/开关-VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器，用于汽车应用

汽车通信收发器-L9663-PSI5收发器

可配置高/低边驱动/开关-L9301-八通道低侧驱动器或四通道低侧+四通道高侧驱动器;阀驱动器IC L9305-汽车级4通道气门驱动器

原文标题：底盘和安全应用大全 | 打造更安全更舒适的驾乘体验

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审核编辑：汤梓红