提升汽車CAN總線能效的途徑
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芯片設計人員采用不同技術及途徑，已經(jīng)能夠降低他們提供的器件的總能耗。在單個系統(tǒng)基礎芯片(SBC)中結(jié)合多個器件的功能，并應用不同電源管理策略，還能幫助進一步降低總能耗。這些進展表示當今的內(nèi)燃發(fā)動機汽車能夠舒適安全地搭載乘客，而使用的燃油更少，碳排放更低。
增強型系統(tǒng)基礎芯片
SBC為連接至汽車(CAN或LIN)總線的各種模塊(如車門模塊)提供電能、驅(qū)動器及連接功能。通常情況下，它們可能集成穩(wěn)壓器， 為控制器及傳感器、高邊和/或低邊驅(qū)動器、收發(fā)器接口及喚醒或看門狗引腳等其它系統(tǒng)連接功能供電。在單片器件中集成這些功能且結(jié)合內(nèi)置電源管理，跟使用分立元件相比，在功率、成本及尺寸方面具備優(yōu)勢。當今的SBC使用現(xiàn)有技術及電源管理，能提供約20 μA的休眠電流及約60 μA的待機電流。
在一款典型SPC中，片上穩(wěn)壓器通常是低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器，如圖1所示?；谶@個原因，設計人員面臨的主要挑戰(zhàn)就在于散熱管理，因為LDO功率耗散相對較高。對于5 V時150 mA的穩(wěn)流供電電流而言，SBC應當能夠耗散高達1.3 W的總功率。如果SBC的LDO包含內(nèi)置旁路元件，此功率就在SBC封裝內(nèi)部耗散。用于需要更大電流(通常高于250 mA)的模塊的SBC，通常設計為與外部旁路元件一起使用。這就有效分散SBC與外部MOSFET之間的功率耗散，從而能夠擴展實用的環(huán)境溫度范圍。
圖1. 包含LDO穩(wěn)壓器的傳統(tǒng)SBC
在仔細選擇轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的情況下，采用開關模式DC-DC轉(zhuǎn)換的SBC能為使用自動停止-啟動(或微混合)技術的較新型車提供重要優(yōu)勢。自動停止-啟動技術在汽車停下來 (如等候交通信號燈) 時關閉發(fā)動機，能夠降低市區(qū)行駛的燃油消耗約15%至20%；當駕駛員踩下加速踏板(油門)時，發(fā)動機自動重啟，使系統(tǒng)有效地工作，而且這個過程對駕駛?cè)藛T而言是透明的。為了確保CAN總線上的所有系統(tǒng)都能夠持續(xù)恰當?shù)匕l(fā)揮功用，應用必須保持全面工作，即使是在發(fā)動機啟動期間電池電壓降至2.5 V那么低時，也是如此。在這種情況下，升壓-降壓DC-DC拓撲結(jié)構(gòu)使SBC能夠在所有工作條件下提供所要求的穩(wěn)壓輸出電壓。
圖2：采用DC-DC轉(zhuǎn)換器的SBC
當今的汽車可能包含大量ECU，高端車型中的ECU數(shù)量可能多達100個左右。大多數(shù)ECU(如果不是全部的話)連接至CAN總線，因此，CAN總線始終是啟用的。即使發(fā)動機熄火時，某些ECU必須保持工作，以維持遙控開鎖(RKE)等功能的運作。這么多數(shù)量的ECU連接至總線，對總體電能消耗有重要影響。
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