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

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

對(duì)汽車(chē)控制器系統(tǒng)中的汽車(chē)功率IC采用低邊驅(qū)動(dòng)，需要考慮以下細(xì)節(jié)內(nèi)容：

負(fù)載的正常電流有多大？最大電流是多少？

負(fù)載是否為容性？如果是容性，沖擊電流是多少？

負(fù)載是否為感性？如果是感性，關(guān)斷時(shí)的能量是多少？

負(fù)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(fù)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(xiàn)開(kāi)路，對(duì)負(fù)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(fù)載是否需要診斷？如果需要，需要哪些診斷，過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫還是短路等？

負(fù)載是否有以下應(yīng)用：反向電池電壓、拋負(fù)載、過(guò)電壓等等？

對(duì)汽車(chē)控制器的系統(tǒng)中的汽車(chē)功率IC采用高邊驅(qū)動(dòng)，需要考慮以下細(xì)節(jié)內(nèi)容：

負(fù)載正常電流有多大？最大電流是多少？

負(fù)載是否為容性？如果是容性，沖擊電流是多少？

負(fù)載是否為感性？如果是感性，關(guān)斷時(shí)的能量是多少？

負(fù)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(fù)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(fù)載是否需要診斷？如果需要，需要哪些診斷，過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫還是短路等？

負(fù)載是否有以下應(yīng)用（反向電池電壓、拋負(fù)載、過(guò)電壓、等等）？

以下給出了在采用高邊驅(qū)動(dòng)和低邊驅(qū)動(dòng)在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)的一些比較：

1）導(dǎo)通電阻

導(dǎo)通電阻有時(shí)候也譯成通態(tài)電阻。在同樣的條件下，NMOSFET的導(dǎo)通電阻比PMOSFET要小。這是因?yàn)殡娮拥膶?dǎo)通速度比空穴快，因而影響到導(dǎo)通電阻。因此，為了追求低導(dǎo)通電阻，在某些高邊的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，是用充電泵加上NMOSFET來(lái)完成PMOSFET作為高邊的應(yīng)用。付出的代價(jià)是價(jià)格變高，驅(qū)動(dòng)電路也比低邊驅(qū)動(dòng)復(fù)雜。

2） 采樣電路

對(duì)于高邊驅(qū)動(dòng)的保護(hù)，如果需要電流采樣，必須用差分的配置才能實(shí)現(xiàn)；而對(duì)于低邊驅(qū)動(dòng)，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(gè)意義上說(shuō)，低邊驅(qū)動(dòng)比高邊驅(qū)動(dòng)具備成本優(yōu)勢(shì)。

3） 線(xiàn)制的要求

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

4） 失效對(duì)系統(tǒng)的影響

這是依據(jù)系統(tǒng)的要求，選擇哪種類(lèi)型的負(fù)載。在飛機(jī)的負(fù)載失效類(lèi)型中，如果負(fù)載失效，最安全的方式是讓負(fù)載繼續(xù)運(yùn)行下去；而對(duì)于汽車(chē)的負(fù)載應(yīng)用，則正好相反。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)管理的控制單元中，控制油泵的開(kāi)關(guān)就是高邊驅(qū)動(dòng)電路。這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊失效時(shí)，要關(guān)掉油泵，而高邊驅(qū)動(dòng)就能很好地滿(mǎn)足這個(gè)要求。這種設(shè)計(jì)在發(fā)生車(chē)禍或系統(tǒng)失效時(shí)非常有利。

表1對(duì)高邊驅(qū)動(dòng)和低邊驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了全面比較（“-”代表劣勢(shì)項(xiàng)，“+”代表優(yōu)勢(shì)項(xiàng)）。

表1：高邊驅(qū)動(dòng)和低邊驅(qū)動(dòng)的全面比較（“-”代表劣勢(shì)項(xiàng)，“+”代表優(yōu)勢(shì)項(xiàng)）。

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

作者簡(jiǎn)介：

高楊

近20年在汽車(chē)電子TOP10公司經(jīng)驗(yàn)，特別是在車(chē)載控制器領(lǐng)域（多媒體、車(chē)身、駕駛輔助及VCU）。曾任職博世汽車(chē)專(zhuān)家級(jí)工程師，超過(guò)10年在汽車(chē)零部件（博世和大陸汽車(chē)），5+年汽車(chē)半導(dǎo)體（德州儀器和英飛凌），歷任多種資深（系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品）工程師職務(wù)。豐富的平臺(tái)開(kāi)發(fā)（從0到1）及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。 Ford SYNC第一代的核心硬件工程師，定義和開(kāi)發(fā)了德州儀器（TI）第一款智能高邊驅(qū)動(dòng)器（TPS1H100-Q1），填補(bǔ)了公司在汽車(chē)電子市場(chǎng)的技術(shù)路線(xiàn)和市場(chǎng)空白。 整理和標(biāo)準(zhǔn)化了與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的技術(shù)文件，可以直接用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)及融入公司的文件體系中，滿(mǎn)足體系審查要求和提高公司的設(shè)計(jì)流程和管理水平。硬件設(shè)計(jì)流程管理的模板（45+篇），硬件設(shè)計(jì)評(píng)審和檢查清單模板（50+篇）。 企業(yè)內(nèi)訓(xùn)師認(rèn)證（TTT） ，超過(guò)2500頁(yè)汽車(chē)電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)內(nèi)容PPT，滿(mǎn)足從入門(mén)、中級(jí)及高級(jí)汽車(chē)電子設(shè)計(jì)的培訓(xùn)要求，目前在4家企業(yè)內(nèi)部實(shí)施過(guò)培訓(xùn)，收到了很好的反饋。 目前獲得13件汽車(chē)電子專(zhuān)利（截止2019年12月）?！禘DN電子技術(shù)設(shè)計(jì)》汽車(chē)電子專(zhuān)欄作者

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