NXP FS23 SBC：汽车电子控制单元的理想之选

在汽车电子领域，电子控制单元（ECU）的性能和安全性至关重要。NXP推出的FS23 SBC（Safety System Basis）系列设备，凭借其卓越的特性和广泛的应用场景，成为汽车电子工程师的热门选择。今天我们就来深入了解一下这款FS23 SBC。

文件下载：NXP Semiconductors FS23安全系统基础芯片 (SBC) PMIC.pdf

一、总体概述

FS23 SBC是一个可扩展的设备家族，具有引脚兼容和软件兼容的特点。它能够从线性稳压器版本扩展到DC - DC稳压器版本，并且安全等级可从QM提升到ASIL B。该设备集成了CAN和LIN收发器，以及一系列系统和安全特性，适用于最新一代的汽车电子控制单元。其高度集成的设计有助于优化车身和舒适市场的物料清单（BOM）成本，同时具备高灵活性，既适用于基于S32K处理器的应用，也能与多供应商的处理器兼容。此外，多个设备版本可供选择，在输出电压设置、工作频率、上电时序和输入/输出配置等方面提供多样化的选择，以满足不同的应用需求。

二、特性与优势

1. 工作模式

• 正常模式：提供所有电源管理和功能安全特性。
• 停止模式（LPOFF）：低功耗关闭模式，具备多种唤醒源。
• 待机模式（LPON）：低功耗开启模式，HVBUCK或HVLDO1处于活动状态，同样具备多种唤醒源。

2. 电源管理

• HVBUCK：集成FET的同步降压转换器，正常模式和LPON模式的输出电压可配置（3.3 V或5.5 V）。正常模式下输出直流电流能力为400 mA，低功耗开启模式下为100 mA。
• HVLDO1：可为MCU供电的高压LDO，输出电压可选（3.3 V或5.5 V），内部PMOS时直流电流能力可达100 mA，使用外部PNP时可达250 mA。
• HVLDO2：为系统负载供电的高压LDO稳压器，可为外部传感器提供可选的外部保护，输出电压可选（3.3 V或5.0 V），直流电流能力可达100 mA。
• HVLDO3：为CAN FD模块或其他设备供电的高压LDO稳压器，输出电压可选（3.3 V或5.0 V），电流能力可达150 mA。

3. 系统特性

• 通信接口：支持一个符合ISO 11898 - 2:2016和SAE J2284标准、最高达2 Mbps通信速率的CAN FD接口，以及一个符合LIN 2.2、ISO 17987 - 4和SAE - J2602 - 2标准的LIN接口。
• 唤醒输入：具备两个可承受40 V电压的唤醒输入、两个具备唤醒能力且可承受40 V电压的高压I/O，以及多达四个具备唤醒能力的低压I/O。
• 驱动能力：四个可配置的高边驱动器，驱动能力为150 mA，可用于为LED供电或使能外部设备，具备循环检测能力。
• 唤醒源多样：包括WAKE引脚、HVIO引脚、LVIO引脚、CAN FD、LIN或专用的SPI/I2C命令。
• 设备控制：可通过带有CRC的32位SPI接口或I2C接口进行设备控制。
• 定时器与监测：集成了用于系统关机和唤醒控制的长持续时间定时器（LDT），可编程时间长达194天；配备16通道模拟多路复用器（AMUX），用于系统监测，如温度、电池电压和内部电压。

4. 功能安全

• 设计标准：遵循ISO 26262:2018标准开发，适用于ASIL B应用。
• 监测机制：具有带独立参考的内部监测电路，以及用于外部电压监测的额外输入。
• 故障监测：具备窗口或超时看门狗功能，可通过软件监测MCU故障；FCCU输入可通过硬件监测MCU故障。
• 自检功能：支持按需进行模拟内置自检（ABIST）。
• 安全输出：提供安全输出（RSTB、FS0B、LIMP0和LIMP1/2），具备1.25 Hz或100 Hz的PWM能力。

5. EMC合规性

FS23的EMC测试按照ZVEI Generic IC EMC Test Specification version 2.1 (2017)和FMC1278 Electromagnetic Compatibility Specification for Electrical/Electronic Components and subsystems version 3.0 (2018)进行，确保了设备在电磁环境中的可靠性。

6. 配置与启用

• 封装形式：采用QFN48EP封装，7 x 7 x 0.85 mm，引脚间距0.5 mm，带有裸露焊盘，有助于优化热管理，引脚可焊边设计方便焊接。
• 内存特性：具备一次性可编程（OTP）存储器，用于实现可扩展性、扩展性和设备定制；还提供OTP仿真模式，方便系统开发和评估。

三、应用场景

FS23 SBC适用于多种汽车应用，包括车身控制模块、 HVAC（供热通风与空气调节）、照明、转向柱锁、座椅模块、车顶模块、车门控制模块、汽车进入系统、换挡器、安全带预紧装置、尾门、报警器等。大家在实际设计中，是否有遇到某个场景对FS23的某项特性有特别高的要求呢？

四、订购信息

1. 型号定义

FS23有完整型号和简化型号两种编号类型，不同的编号部分代表了不同的产品特性，如发布类型、电源管理解决方案、ASIL等级、OTP版本和封装等。通过这些编号，工程师可以清晰地了解产品的具体配置。

2. 型号列表

文档中提供了详细的设备细分表和可订购的型号列表，不同型号在电源管理类型、通信接口、功能安全特性等方面存在差异，工程师可以根据具体的应用需求进行选择。对于未编程的OTP配置，可选择A0型号；对于预编程的OTP配置，通过型号扩展来管理；如果需要自定义OTP配置，可联系当地NXP销售代表。此外，若需要以卷带包装形式订购零件，可在完整型号后添加R2后缀。

五、框图与封装图

文档中提供了FS2320（HVBUCK）和FS2300（HVLDO1）的功能框图，以及设备的封装图，为工程师在设计电路板时提供了直观的参考。从这些图中，大家能更好地理解FS23内部的电路结构和引脚布局，从而优化设计方案。

六、修订历史

了解产品的修订历史有助于工程师掌握产品的发展脉络。FS23文档的最新版本为2.1，于2023年10月30日发布，主要更新了文档标题。之前版本也有对文档外观、各章节内容的更新以及部分章节的删除等操作。

七、法律信息

文档中包含了详细的法律信息，如定义、免责声明、商标说明等。这些信息提醒工程师在使用产品和文档时要注意相关的法律责任和规定，确保产品的合法使用。

NXP的FS23 SBC凭借其丰富的特性、广泛的应用场景和灵活的配置选项，为汽车电子工程师提供了一个强大的解决方案。在实际设计中，工程师可以根据具体的应用需求，充分利用FS23的各项特性，打造出高性能、高安全性的汽车电子控制单元。大家在使用FS23 SBC的过程中，有没有遇到什么有趣的设计挑战呢？欢迎在评论区分享。