汽車功率驅(qū)動涵蓋的范圍很寬，包含汽車電子的IC應(yīng)用系統(tǒng)和功能元件。它們都有一個主要功能，即實現(xiàn)從幾毫瓦到幾千瓦電能的供應(yīng)、變換或驅(qū)動。這些IC的工作范圍和12V、24V和48V的汽車電氣系統(tǒng)電壓相適應(yīng)。范圍從簡單的MOSFET到帶有集成保護電路和診斷功能的高邊、低邊和橋式開關(guān)，以及線性電源調(diào)整IC和開關(guān)電源調(diào)整IC，一直到用于ABS和安全氣囊等安全系統(tǒng)的高集成ASIC。汽車電子系統(tǒng)中的功率開關(guān)有高邊驅(qū)動（HSD）、低邊驅(qū)動（LSD）和橋式開關(guān)。

在汽車控制器中，汽車功率IC主要用在前/后電機繼電器、真空泵繼電器、PTC繼電器、電源總正繼電器、電源總負繼電器等處。到底是采用高邊還是低邊開關(guān)， 有一定的權(quán)衡和考慮。

對汽車控制器系統(tǒng)中的汽車功率IC采用低邊驅(qū)動，需要考慮以下細節(jié)內(nèi)容：

負載的正常電流有多大？最大電流是多少？

負載是否為容性？如果是容性，沖擊電流是多少？

負載是否為感性？如果是感性，關(guān)斷時的能量是多少？

負載的控制方式是On/Off方式還是PWM？如果是PWM，頻率和占空比是多少？

負載的工作環(huán)境溫度是多少？極限溫度是多少？

系統(tǒng)如果地線開路，對負載有何影響？

需要功率IC的封裝方式是SMT還是通孔方式？如果是SMT，有多大的面積連接到功率IC的散熱片？如果是通孔方式，采用什么形狀的散熱器？

負載是否需要診斷？如果需要，需要哪些診斷，過流、過壓、過溫還是短路等？

負載是否有以下應(yīng)用：反向電池電壓、拋負載、過電壓等等？

對汽車控制器的系統(tǒng)中的汽車功率IC采用高邊驅(qū)動，需要考慮以下細節(jié)內(nèi)容：

負載正常電流有多大？最大電流是多少？

負載是否為容性？如果是容性，沖擊電流是多少？

負載是否為感性？如果是感性，關(guān)斷時的能量是多少？

負載的控制方式是On/Off方式還是PWM？如果是PWM，頻率和占空比是多少？

負載的工作環(huán)境溫度是多少？極限溫度是多少？

需要功率IC的封裝方式是SMT還是通孔方式？如果是SMT，有多大的面積連接到功率IC的散熱片？如果是通孔方式，采用什么形狀的散熱器？

負載是否需要診斷？如果需要，需要哪些診斷，過流、過壓、過溫還是短路等？

負載是否有以下應(yīng)用（反向電池電壓、拋負載、過電壓、等等）？

以下給出了在采用高邊驅(qū)動和低邊驅(qū)動在驅(qū)動負載時的一些比較：

1）導通電阻

導通電阻有時候也譯成通態(tài)電阻。在同樣的條件下，NMOSFET的導通電阻比PMOSFET要小。這是因為電子的導通速度比空穴快，因而影響到導通電阻。因此，為了追求低導通電阻，在某些高邊的驅(qū)動應(yīng)用中，是用充電泵加上NMOSFET來完成PMOSFET作為高邊的應(yīng)用。付出的代價是價格變高，驅(qū)動電路也比低邊驅(qū)動復雜。

2） 采樣電路

對于高邊驅(qū)動的保護，如果需要電流采樣，必須用差分的配置才能實現(xiàn)；而對于低邊驅(qū)動，采用單端配置就可以。由于采用差分電路的成本高于采用單端的成本，因此從這個意義上說，低邊驅(qū)動比高邊驅(qū)動具備成本優(yōu)勢。

3） 線制的要求

由于現(xiàn)在的汽車的多為負極搭鐵，采用高邊驅(qū)動給負載供電有一系列的好處。如果負載的一端直接接在底盤的地上，則只需要一根線給負載供電，這就節(jié)省了整車系統(tǒng)的成本。

4） 失效對系統(tǒng)的影響

這是依據(jù)系統(tǒng)的要求，選擇哪種類型的負載。在飛機的負載失效類型中，如果負載失效，最安全的方式是讓負載繼續(xù)運行下去；而對于汽車的負載應(yīng)用，則正好相反。例如在發(fā)動機管理的控制單元中，控制油泵的開關(guān)就是高邊驅(qū)動電路。這是因為在大多數(shù)的情況下，當驅(qū)動模塊失效時，要關(guān)掉油泵，而高邊驅(qū)動就能很好地滿足這個要求。這種設(shè)計在發(fā)生車禍或系統(tǒng)失效時非常有利。

表1對高邊驅(qū)動和低邊驅(qū)動進行了全面比較（“-”代表劣勢項，“+”代表優(yōu)勢項）。

表1：高邊驅(qū)動和低邊驅(qū)動的全面比較（“-”代表劣勢項，“+”代表優(yōu)勢項）。

綜上所述，無論是采用高邊開關(guān)還是低邊開關(guān)，都是各有優(yōu)劣。最終在汽車控制器中選用那種方式的驅(qū)動，還是要看在哪種場合應(yīng)用，以及診斷類型和失效后所造成的影響。綜合考慮后才能在整車控制器的驅(qū)動類型選擇中做出折衷判斷。

作者簡介：

高楊

近20年在汽車電子TOP10公司經(jīng)驗，特別是在車載控制器領(lǐng)域（多媒體、車身、駕駛輔助及VCU）。曾任職博世汽車專家級工程師，超過10年在汽車零部件（博世和大陸汽車），5+年汽車半導體（德州儀器和英飛凌），歷任多種資深（系統(tǒng)、設(shè)計、產(chǎn)品）工程師職務(wù)。豐富的平臺開發(fā)（從0到1）及產(chǎn)品開發(fā)的工程經(jīng)驗和技術(shù)積累。 Ford SYNC第一代的核心硬件工程師，定義和開發(fā)了德州儀器（TI）第一款智能高邊驅(qū)動器（TPS1H100-Q1），填補了公司在汽車電子市場的技術(shù)路線和市場空白。 整理和標準化了與設(shè)計開發(fā)的技術(shù)文件，可以直接用于指導設(shè)計及融入公司的文件體系中，滿足體系審查要求和提高公司的設(shè)計流程和管理水平。硬件設(shè)計流程管理的模板（45+篇），硬件設(shè)計評審和檢查清單模板（50+篇）。 企業(yè)內(nèi)訓師認證（TTT） ，超過2500頁汽車電子設(shè)計培訓內(nèi)容PPT，滿足從入門、中級及高級汽車電子設(shè)計的培訓要求，目前在4家企業(yè)內(nèi)部實施過培訓，收到了很好的反饋。 目前獲得13件汽車電子專利（截止2019年12月）。《EDN電子技術(shù)設(shè)計》汽車電子專欄作者

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