软件定义汽车电源管理设计：NXP的PMIC选型攻略解析

汽车行业正在稳步迈向软件定义汽车 (SDV)。制造商和驾驶员对各种技术的互联性和可升级性充满期待，特别是通过无线 (OTA) 软件更新，实现新功能的引入或个性化定制。近年来，随着SDV的发展，汽车不断新增高级驾驶辅助系统 (ADAS)、一键启动等创新功能，进一步提升驾驶体验。

汽车行业正在稳步迈向软件定义汽车 (SDV) 时代。制造商和驾驶员对各种技术的互联性和可升级性充满期待，特别是通过无线 (OTA) 软件更新，实现新功能的引入或个性化定制。

近年来，随着SDV的发展，汽车不断新增高级驾驶辅助系统 (ADAS)、一键启动等创新功能，进一步提升驾驶体验。

软件定义汽车的电源管理

所有组件都依赖精准的电源管理，任何偏差都可能引发故障。因此，除了中央计算系统、MCU、以太网连接、传感器和执行器所构成的网络外，还存在一套复杂的配电线路系统，所有这些均由电源管理集成电路 (PMIC) 进行协调。

恩智浦PMIC精准应对挑战，提供高效、安全且灵活的电源管理解决方案。通过BYLink系统电源平台，PMIC器件提供了可扩展的集成式电源管理解决方案，简化汽车架构，降低系统复杂性。通过简化板设计和减少组件数量，恩智浦PMIC为打造更高效、更可靠的SDV奠定了坚实基础。

恩智浦PMIC产品组合为汽车制造商提供有力支持：

电源管理效率优化

汽车，特别是电动汽车，需要高效的电源管理。恩智浦PMIC通过高效降压转换器和低功耗模式，为各种应用场景提供卓越的能效表现。

低功耗策略与唤醒管理

支持待机模式，在系统空闲时节约能源，同时优化唤醒和启动时间。

功能安全

集成安全机制可主动检测问题，并提供可定制的安全响应，帮助制造商满足ASIL B或ASIL D标准。

可扩展性与灵活性

支持多种应用场景，支持与其他厂商的MCU、SoC及各种外设协同工作，提供更大的灵活性。

集成

ByLink平台简化了多PMIC架构，在确保功能和安全性的前提下优化设计。

物料清单 (BOM)

通过专有技术减少外部组件数量，简化并降低汽车ECU成本。

简化开发

通过一次性编程轻松实现设备系列的全面可配置性和软件复用，大幅简化开发流程。

功能稳健性

新的应用场景需要扩展任务配置文件认证，恩智浦在其中引领下一代汽车发展方向。

这些优势不仅可加快产品上市进程，还能降低设计复杂性，并简化整车的功能安全策略。

我们为汽车行业提供多种电源管理解决方案，专注于提升能效、安全性和灵活性。探索恩智浦先进的PMIC产品组合，点击这里>>

软件定义汽车迈向区域控制架构

软件定义汽车的电子电气架构已从传统的域控制器模式演进，早期架构通常针对照明、转向等特定功能，依赖大量子组件和复杂布线，导致系统重量和复杂性增加。如今，制造商正逐步采用区域控制架构，建立3个数据与服务层级，实现更高效的系统管理。处理主要由中央计算系统执行，同时与分布在端节点附近的区域控制器进行通信。

中央计算在SDV中的作用

中央计算系统将原本分散的ECU功能整合到一个可更新、可重新配置且支持个性化定制的统一平台上。这种集成方式用一个高性能系统取代了多个独立组件，显著降低了汽车架构的复杂性，同时优化了成本，减轻了整车重量。

S32N系列汽车超高集成度的处理器结合FS04电源管理与S32 CoreRide平台的预集成软件，使汽车制造商能够在隔离环境中安全地集成跨汽车功能。然而，电源管理极为复杂，通常需要多个PMIC。恩智浦ByLink平台可同步电池连接的PMIC与一个或多个5V PMIC，确保系统平稳过渡、自动上电和断电，并助力功能安全集成。

精准电压控制至关重要，特别是在处理具有非对称阈值的存储芯片时。恩智浦FS04 PMIC通过模数转换器提升精度，同时符合ASIL D安全标准。S32N内核由PF53 POL稳压器供电，在优化材料成本的同时提供高功率支持。

区域控制器

区域控制器作为中央计算系统的桥梁，在传感器和端节点之间高效传递信息。例如，车辆后部的传感器可向前端附近的组件传输数据。电源要求比较复杂，每个收发器和MCU都需独立供电，并且电压与电流需求各不相同。

恩智浦的PMIC (如FS26) 通过集成降压和LDO稳压器来满足不同的需求。此外，制造商可通过一次性编程灵活定制输出电压、电流速率及压摆率，提高灵活性，以满足不同ECU和处理器的特定需求。

端节点

车辆的端节点位于电子电气架构的边缘，包括执行器、传感器和ECU。相比中央计算或区域控制器，这些组件对电力需求较低，因此恩智浦开发了成本优化的PMIC解决方案，例如FS23，并集成了CAN和/或LIN收发器。在平台化开发理念下，可扩展性和可编程性仍至关重要，制造商能够在各种应用场景中复用PMIC及程序代码。

恩智浦PMIC在电源管理与功能安全方面提供可扩展的选项，所有系列均采用相同的封装引脚排列。一旦PMIC部署完成，后续同系列产品的部署变得更加简便，有助于提升平台的可扩展性。

图1：软件定义汽车的区域架构。

推动SDV发展，实现高性能与高价值

向软件定义汽车的转型正在重塑驾驶体验，同时助力制造商提升效率并打造差异化竞争优势。电源管理在这一转型中至关重要，为技术创新与系统优化提供了关键机遇。恩智浦PMIC通过精准管理多种电源模式，提升能效并提供优异的性能。

PMIC组件围绕功能安全设计，具备优化的静态电流，并采用符合恩智浦SafeAssure计划的快速MCU启动机制。从中央计算系统到端节点，恩智浦PMIC全面优化车辆的电源管理。其可扩展、可靠且高效的特性不仅简化了系统架构，还加速了产品上市进程，助力软件定义汽车的持续发展。

本文作者

Jean-Philippe Meunier，恩智浦半导体高级电源系统事业部ADAS与中央计算产品业务经理，于1999年加入恩智浦，拥有微电子学硕士学位。他的职业生涯专注于汽车市场的电子和半导体业务，曾担任过项目经理、系统和安全架构师、系统和安全解决方案经理等多个职位。现任ADAS与中央计算产品业务经理。