細(xì)述汽車系統(tǒng)選擇智能功率器件的五個(gè)理由

在傳統(tǒng)的汽車應(yīng)用中，由于對(duì)車內(nèi)電路較高的安全性能要求，帶有保險(xiǎn)絲保護(hù)的電子機(jī)械式開關(guān)在高負(fù)載應(yīng)用中一直被廣為采用。然而，這種系統(tǒng)解決方案也有一定的局限性。機(jī)械式繼電器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作時(shí)容易磨損和發(fā)生接觸差錯(cuò)。同時(shí)，這種系統(tǒng)方案也不具備脈寬調(diào)制(PWM)功能，并且還要求額外的診斷和保護(hù)器件。一旦發(fā)生電路故障，就需要更換保險(xiǎn)絲，而且保險(xiǎn)絲的溫度特性對(duì)負(fù)載的要求往往比配線要高。在低溫和短時(shí)間內(nèi)，瞬時(shí)短路所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流對(duì)系統(tǒng)依然有很大的危害。因此，無(wú)論是基于成本，還是技術(shù)上的考慮，傳統(tǒng)的繼電器和保險(xiǎn)絲方案都不是最好的選擇。由于以上這些原因，汽車系統(tǒng)逐漸減少了保險(xiǎn)絲和繼電器的使用，越來(lái)越多的智能功率器件走進(jìn)了新一代汽車系統(tǒng)。

在日前于深圳召開的“2007英飛凌汽車車身電子解決方案研討會(huì)”上，英飛凌科技（中國(guó)）有限公司汽車、工業(yè)及多元化電子市場(chǎng)部汽車電子系統(tǒng)應(yīng)用工程師荊杰飛（Jean-Philippe Boeschlin）就指出：“由于智能功率器件在技術(shù)上以及成本上的多重優(yōu)勢(shì)，其在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。智能功率器件可以輕松的采用PWM控制，頻率可達(dá)80-150Hz，而傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲和繼電器方案卻不能采用這種控制方式，已經(jīng)無(wú)法滿足系統(tǒng)的實(shí)際要求。”關(guān)于汽車系統(tǒng)選擇智能功率器件的五個(gè)理由，英飛凌專家將為我們娓娓道來(lái)。

系統(tǒng)成本低，才是真的成本低！

當(dāng)談到系統(tǒng)成本問(wèn)題時(shí)，荊杰飛強(qiáng)調(diào)：“雖然相較于智能功率器件，繼電器和保險(xiǎn)絲的成本較低，但由于其可靠性偏低，故障率較高等原因，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)成本上揚(yáng)。因此，在計(jì)算成本時(shí)，不能單純考慮單個(gè)器件，而應(yīng)進(jìn)行綜合考量。” 他說(shuō)，傳統(tǒng)的繼電器電路由于需要采用保險(xiǎn)絲熔斷來(lái)保護(hù)過(guò)流電路，就必須相應(yīng)的使用較粗的導(dǎo)線，這樣一來(lái)，不但整個(gè)系統(tǒng)重量增加，成本也會(huì)隨之提高。而采用功率器件的電路無(wú)須加裝保險(xiǎn)絲，因此可以采用較細(xì)的導(dǎo)線來(lái)對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制，不但減輕了系統(tǒng)重量，還能夠有效降低系統(tǒng)成本。

擺脫束縛，真正實(shí)現(xiàn)小型化

荊杰飛還對(duì)幾種方案的外形尺寸進(jìn)行了比較。采用繼電器和保險(xiǎn)絲的系統(tǒng)，體積較大，其頂部帶有很大的散熱片；而采用普通的智能功率器件，其體積就小了很多，但仍需加裝散熱片；如果采用導(dǎo)通電阻很小的新一代智能功率器件，將會(huì)徹底擺脫散熱片的束縛，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化。而且，由于采用的功率器件本身具有完善的保護(hù)功能（過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)溫關(guān)斷、開路檢測(cè)等），因而省去了保險(xiǎn)絲和一些分立元件，減小了控制器的體積；同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)故障診斷功能，不但可以知道是哪一器件出現(xiàn)了故障，而且可以知道是什么原因?qū)е铝诉@樣的錯(cuò)誤，更加有利于維修。

無(wú)須預(yù)驅(qū)動(dòng)，輕松實(shí)現(xiàn)低功耗、無(wú)噪聲

由于單片機(jī)不能直接對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，需要加裝預(yù)驅(qū)動(dòng)器件，并且在其導(dǎo)通時(shí)有固定的耗散功率。而采用智能功率的汽車電路，可以采用單片機(jī)直接進(jìn)行控制，其耗散功率較小。并且電路基本沒有噪聲，但采用繼電器方案就很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。例如，雨刷、電動(dòng)座椅控制系統(tǒng)就對(duì)此有較高的要求。

高低立見的可靠性大比拼

荊杰飛還以PROFET器件為例，采用數(shù)據(jù)參照，向與會(huì)工程師直觀的介紹了智能功率器件的高可靠性。他說(shuō)：從2002年到2006年，英飛凌一共交付了8億個(gè)PROFET器件，其失效率為0.18dmp，也就是說(shuō)，每一千萬(wàn)個(gè)PROFET器件中僅有兩個(gè)失效器件，這是繼電器所望塵莫及的。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，繼電器的失效率幾乎是智能功率器件的10到100倍之多。像在汽車這樣的高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性要求的環(huán)境中，智能功率器件無(wú)疑是最為明智的選擇。同時(shí)，傳統(tǒng)的繼電器控制布線復(fù)雜，造成的電磁干擾嚴(yán)重，也會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性下降，同時(shí)還會(huì)給裝配和維護(hù)帶來(lái)諸多問(wèn)題。

靈活的參數(shù)調(diào)節(jié)功能

在過(guò)載保護(hù)電路中，由于保險(xiǎn)絲的特性是一定的，因此不能夠根據(jù)電路的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。而采用智能功率器件的過(guò)載保護(hù)電路，就體現(xiàn)了無(wú)比的優(yōu)越性。它可以通過(guò)單片機(jī)及軟件對(duì)電流采樣數(shù)據(jù)的計(jì)算，根據(jù)想要達(dá)到的效果對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和調(diào)整，從而來(lái)判斷電路此時(shí)是否需要進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，可極大提高過(guò)載保護(hù)電路的靈活性。

隨著汽車智能化的程度越來(lái)越高，市場(chǎng)對(duì)新的控制功能的需求也不斷上升，如中央門鎖、車窗玻璃升降、后視鏡調(diào)節(jié)、天窗控制、座椅調(diào)節(jié)、點(diǎn)火延時(shí)控制等，因此對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。相信基于以上五種考慮，智能功率器件將是汽車電子系統(tǒng)工程師的明智之選！