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車用馬達調變需求不同 高/低邊保護開關各司其職

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/08/21 關鍵字:英飛凌HIFETPROFETBCM車身系統

有別於電動車、ADAS系統的前瞻式需求,車身系統IC目前仍是半導體產業最主要的車用市場。而在龐大的車身系統中,為了使電子元件安全性獲得保障,各項應用皆不約而同在電路保護上有所需求。不過,若以馬達應用的角度來看,因這些應用有的須要馬達進行脈寬調變,有的不需要,因此對高邊或低邊保護開關的需求也是不相同的。

英飛凌(Infineon)大中華區汽車半導體業務事業處資深工程師顏榮宏表示,就整體車用電路保護元件看來,英飛凌將其區分為HIFET與PROFET,HIFET屬於低邊的開關(Low-side Switch),其電路相較於PROFET比較複雜,所需要的空間也比較大,當一些車身應用,如風扇控制、驅動系統、水幫浦,須要用到三個相位以上的馬達來控制脈寬調變(PWM),不只是開或關,就會用到低邊的開關。而PROFET則屬於高邊的開關(High-side Switch),其主要是提供給不需要調變頻率,只需要開或關的車窗馬達等應用。

在整體汽車中,車身控制的MCU是目前汽車內部最主要的MCU,再根據各種功能需要,連結其他比較小的MCU,像是在HIFET與PROFET前面也會有一個BCM(Body Control Module) MCU來控制,該元件則為目前英飛凌旗下的主力產品。顏榮宏指出,即便英飛凌相當看好電動車、ADAS未來的成長動能,不過目前來看,車身控制IC仍是該公司主要的營收來源。

顏榮宏進一步表示,在英飛凌的解決方案中,當元件沒有保護功能時,就只是一個開關,而當一旦加上了過電壓、過電流、過溫度的保護,其便會搭配其他的IC元件,像是感測器、MCU共同工作。

然而,在汽車的動力方向盤中也有保護的MOSFET,其一旦短路,方向盤是會被鎖死的,也就沒有辦法動,汽車也就很容易打滑,因此汽車在前端,還會加上保護的PROFET高邊開關,作用是要把方向盤的電源切斷,來回復到一般沒有動力輔助的方向盤駕駛狀態。

顏榮宏進一步表示,目前普遍所有的汽車都有這樣的電路保護,不過不一定是備用(Redundancy),或是失效安全模式(Safe State, or Fail Safe)。Fail Safe主要是當動力方向盤失效時,能保證另一模式在Safe State的情況下,不會有太大的安全性的疑慮,也就是至少還能開到路邊。而備用則是當動力方向盤失效時,可以直接用另一模式來取代,進行無縫接軌,並不會有任何的安全疑慮。

備用勢必是比較安全的,不過在價格上也比較高,因其得讓兩種系統能同時存在,但因單價較高,備用如今在市場上的普及並不如失效安全模式。

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