电子保险丝如何助力软件定义车辆的区域架构革新

　　汽车行业履历的最大变更在于软件界说车辆的鼓起。传统的车辆设想中，针对如能源总成体系或信息文娱体系等特定性能，均配备有公用的硬件子系统。为了餍足车型倏地进级的需要，经由过程构建模块化、灵巧的子系统（也称为“地区”）来对立整合多种性能，变得更加经济高效。当代汽车设想再也不局限于公用域操纵单位，而是转向支撑两到三个集成多种性能的地区操纵单位。

　　这一地区架构的刷新，意味着传统熔丝将由名为电子保险丝的半导体开关庖代。相比分立式熔断型保险丝，电子保险丝拥有多种上风。电子保险丝可提供可复位输入，使得车辆架构师可以或许灵巧抉择装置地位，由于它们在涌现毛病后无需改换。因为无需频仍打仗，这无效缩短了从电源到负载的电缆长度。另外，电子保险丝改良了熔断时候-电流特点，可变性更小，于是能够减少电缆直径、加重分量并增添线束的制造本钱。为电源治理体系供应附加性能可晋升防备保护与毛病诊断的效力，有助于优化电子体系功耗，从而更大限度地延伸电动汽车的行驶里程。图 1 展示了熔断型保险丝向电子保险丝的演化。

　　图 1：地区控制器和配电盒中的熔断型保险丝替换产物 　　本文将探究可设置电子保险丝若何加速完成向软件界说车辆架构的转型。 　　应用电子保险丝举行设想 　　互联汽车必需继续监控体系状态，这涵盖了从高等传感器性能直至保险丝元件的基础状况。另外，地区架构设想还请求在依据供电负载变迁调解保险丝设置时，可以或许展现出高度的灵活性。经由过程接纳串行外设接口 (SPI) 等通讯接口，电子保险丝（如 TPS2HCS10-Q1）可以或许依据负载需要静态设置开关，并经由过程读取负载诊断信息来辅佐决议，从而无效解决了这两个难题。虽然增添了附加性能，但整体体系本钱却更低、元件数目也更少，由于电子保险丝无需内部无源器件即可设置维护和诊断性能。

　　SPI 接口继续不断地供应多种开关状况和负载毛病诊断信息，大大减少了微控制器 (MCU) 的开支。器件内集成为了模数转换器 (ADC)，可以或许经由过程 SPI 接口周全读取数字诊断数据，是以无需再依附基于 MCU 的 ADC 来独自读取电流与电压输入。图 2 展示了电子保险丝如安在没有内部元件的情况下检测输入电压和电池短路或开路负载毛病。

　　　图 2：无需内部元件就可以完成输入电压和电池短路或开路负载毛病的检测，且大大减少了 MCU 的开支 　　在向软件界说车辆转型的开辟过程当中，一大挑衅在于若何精简软件和固件的开辟流程，确保体系间的协同同等。针对种种车型考证多个体系会增添周期时候和本钱。电子保险丝的上风在于，它能在处置分歧电流负载（从低至高）的同时，应用对立的接口来编程和读取信息，适用于拥有各别输入负载特点的多种车型版本。经由过程数字接口完成软件设置、操纵和诊断性能，能够显著缩小对 MCU 输出/输入 (I/O) 引脚的需要，进一步降低了额定 I/O 扩展器本钱并减小了印刷电路板 (PCB) 的面积。 　　那末，为什么抉择软件可设置的电子保险丝尤其适宜？ 　 　可设置时候—电流曲线 　　不同于规范的平整电流限定，嵌入式保险丝的时候—电流特点曲线会依据负载电流的时长和强度来判别是不是或什么时候封闭开关。这意味着电子保险丝能够在短时间内经受高负载电流（比方机电浪涌或失速电流），但在过载情况下会主动堵截，以维护线束、PCB 布线和连接器。另外，经由过程 SPI 设置，仅需设定标称电流和关断能量触发阈值两个参数，即可灵巧编程多种保险丝特点曲线。图 3 展示了全部电流范围内的维护计划示例。 　　 　　图 3：可编程保险丝特点 　　低动态电流 　　许多电子操纵单位 (ECU) 纵然在车辆泊车时也坚持通电状况。为这些 ECU 供电的电子保险丝需求损耗异常低的事情电流，以避免电池电量倏地耗尽，并确保所需的负载能连续坚持举止状况。虽然电流需要下降，维护性能依旧坚持激活状况，确保体系免受短路事情的影响。更首要的是，电子保险丝经由过程检测负载情形当令在失常事情与低功耗模式间切换，从而完成自立运作，而不会增添 MCU 的开支。德州仪器电子保险丝产物系列拥有超低动态电流，可餍足上述所有请求。 　 　可设置容性负载驱动模式 　　许多地区负载本质上为容性负载；是以，用于为其供电的开关必需能高效地举行电容充电。传统保险丝和开关不具备电容充电性能，而电子保险丝则供应了两种模式：一种是针对充电过程当中负载电流较大情形的恒定电流充电模式；另一种则是针对容性负载超大但充电电流超低情形的流动瞬态电压模式。在任一种情况下，电子保险丝都能在可编程的充电时段里，将浪涌电流限定在一个较低值。电子保险丝的一大上风在于，使器件可以或许经由过程调解分歧的充电电流或电压阈值，驱动各类巨细的容性负载。当需求思量电容自身的特点和并联电路中的负载电流损耗情形时，将器件设置为电容充电模式是现实之选。 　 　电子保险丝正在敏捷庖代传统的半导体开关 　　德州仪器的智能高侧开关产物系列配有集成式场效应晶体管，拥有宽导通电阻局限，可支撑多种负载电流，有助于解决地区架构设想中遇到的难题。TPS2HCS10-Q1 电子保险丝凭仗其具有的 SPI 通讯性能、低功耗模式、I2T 电流限定及智能电容充电等特点，无效解决了开辟与手艺层面的难题。这些开关不但完成了更进步前辈的配电体式格局，还为执行器驱动使用供应了维护和诊断性能。

　　结语　

  　包孕 TPS2HCS10-Q1 在内的德州仪器电子保险丝既餍足了智能配电及软件界说地区 ECU 的体系需要，又在开辟阶段完成了本钱、空间和时候的节减。将来，跟着汽车保险丝日渐变得加倍智能和平安，传统保险丝或者将无需再举行改换。