前言

隨著汽車電子電氣架構(gòu)從分布式ECU向“中央計(jì)算+區(qū)域控制”演進(jìn)，整車系統(tǒng)通過簡化線束、集中診斷與模塊化軟件架構(gòu)，顯著提升了可維護(hù)性與實(shí)時(shí)性，也為軟件定義汽車（SDV）奠定了硬件基礎(chǔ)。在這場架構(gòu)變革中，中央計(jì)算平臺作為“中央大腦”，負(fù)責(zé)高算力決策與軟件融合，而區(qū)域控制器（ZCU）則在車身前域、座艙、底盤等分區(qū)承擔(dān)信號匯聚、功率分配與執(zhí)行控制任務(wù)，需要在緊湊的空間內(nèi)，完成對多種功率級、多種負(fù)載類型的精準(zhǔn)控制。

這對執(zhí)行端的電機(jī)驅(qū)動芯片提出了更高要求：必須同時(shí)具備平臺化兼容能力、智能診斷能力、高集成度與卓越的電磁兼容性能。納芯微NSD3608-Q1 8通道半橋柵極驅(qū)動芯片，正是為這一控制需求而生。它以獨(dú)特的可配置時(shí)序充放電電流驅(qū)動技術(shù)、集成化的電流采樣方案和全面的診斷保護(hù)體系，為區(qū)域控制器設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的支持。


一產(chǎn)品概述

NSD3608-Q1是納芯微直流有刷電機(jī)預(yù)驅(qū)產(chǎn)品NSD360x系列的一員（該系列還包括4通道NSD3604、2通道NSD3602），具備4.9V~37V的寬工作電壓范圍，支持12V車載電池系統(tǒng)，已通過AEC-Q100 Grade1車規(guī)認(rèn)證，是一款高集成度、高靈活性的車規(guī)級柵極驅(qū)動芯片。

芯片內(nèi)部集成8路半橋（HB1~HB8）柵極驅(qū)動器和2個(gè)電流檢測放大器（CSA）。其中柵極驅(qū)動器內(nèi)置壓擺率控制、開關(guān)時(shí)序反饋、VGS硬件握手等先進(jìn)功能，電流檢測放大器支持高共模電壓輸入。芯片通過16位、最高10MHz SPI接口用于參數(shù)配置、控制設(shè)備與讀出狀態(tài)寄存器進(jìn)行診斷，同時(shí)搭載了覆蓋電源、柵極、負(fù)載、溫度的全維度診斷保護(hù)功能，確保車載復(fù)雜工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。

功能框圖

NSD3608-Q1最多可獨(dú)立驅(qū)動16顆外置MOSFET，實(shí)現(xiàn)平均電流10A以上直流有刷電機(jī)控制，也可作為多通道高邊開關(guān)驅(qū)動使用，適配如車門模塊，座椅控制器，電動尾門和區(qū)域控制器等多電機(jī)、多負(fù)載的車載應(yīng)用場景。

二CCPD技術(shù)，重構(gòu)EMC調(diào)試與平臺化開發(fā)

在傳統(tǒng)柵極預(yù)驅(qū)方案中，MOSFET的開關(guān)特性由外圍硬件電路固定，工程師需反復(fù)調(diào)試外部門極電阻和電容，以平衡開關(guān)速度與電磁輻射，過程耗時(shí)且繁瑣。而區(qū)域控制器恰恰需要在緊湊空間中兼容從幾瓦的門鎖電機(jī)到數(shù)十瓦的車窗電機(jī)等多功率等級、多類型負(fù)載，同時(shí)車身執(zhí)行器——尤其是電動尾門、天窗等——靠近車載天線、無線通信等設(shè)備，對電磁兼容性（EMC）的要求極為嚴(yán)苛。傳統(tǒng)方案難以適配多車型、多負(fù)載的平臺化開發(fā)需求。

NSD3608-Q1搭載納芯微自研的可配置時(shí)序充放電電流型驅(qū)動（CCPD）專利技術(shù)，徹底改變了這一局面。它將MOSFET的開通、關(guān)斷全過程，拆分為預(yù)充電/預(yù)放電、主充電/主放電、尾充電/尾放電三個(gè)完全獨(dú)立的控制階段，每個(gè)階段的源電流/灌電流均可在0.25mA~64mA范圍內(nèi)精細(xì)化調(diào)節(jié)，開通/關(guān)斷延遲、上升/下降時(shí)序等關(guān)鍵參數(shù)，均可通過16 位、10MHz高速SPI總線完成在線軟件配置，同時(shí)支持VGS硬件握手功能，實(shí)現(xiàn)開關(guān)過程的精準(zhǔn)管控。這意味著：

簡化硬件設(shè)計(jì)：無需外部門極電阻和GS/GD電容，節(jié)省BOM成本，壓縮PCB空間；

平臺化兼容：軟件可調(diào)，通過MCU閉環(huán)調(diào)節(jié)驅(qū)動時(shí)序，補(bǔ)償負(fù)載變化和溫度漂移，無需頻繁修改硬件電路，即可適配不同規(guī)格的MOSFET與負(fù)載類型；

EMC性能優(yōu)化：可通過軟件參數(shù)靈活調(diào)整開關(guān)特性，降低輻射和傳導(dǎo)干擾，助力通過嚴(yán)苛的車規(guī)EMC測試。

CCPD驅(qū)動時(shí)間示意圖

基于NSD3608-Q1的CCPD技術(shù)，工程師無需大幅修改硬件電路，通過上位機(jī)調(diào)整參數(shù)即可完成不同規(guī)格MOSFET的適配與系統(tǒng)EMC性能優(yōu)化。一套硬件設(shè)計(jì)即可兼容不同級別車型，縮短EMC優(yōu)化周期，提升硬件平臺復(fù)用率，降低車企平臺化開發(fā)的時(shí)間成本與物料成本。

三極致可靠：從低壓啟動到高壓保護(hù)

汽車電源系統(tǒng)充滿不確定性——冷啟動時(shí)的電壓跌落、負(fù)載突降時(shí)的電壓尖峰，都對驅(qū)動芯片的魯棒性提出極高的要求。NSD3608-Q1從電源設(shè)計(jì)到診斷保護(hù)，全維度實(shí)現(xiàn)了車規(guī)級的高可靠性設(shè)計(jì)。

在電源魯棒性設(shè)計(jì)上，NSD3608-Q1本身就具備4.9V~37V的寬工作電壓，耐受40V拋負(fù)載電壓，為系統(tǒng)提供充足的高壓保護(hù)余量，完美覆蓋12V車載電氣系統(tǒng)的全工況電壓波動。同時(shí)，芯片內(nèi)置帶擴(kuò)頻功能的2級電荷泵，確保即使在電池電壓低至4.9V的極端情況下，也能100%占空比驅(qū)動高邊MOSFET，保證電機(jī)在低壓條件下持續(xù)輸出扭矩。此外，芯片支持睡眠模式低功耗設(shè)計(jì)，可有效降低靜態(tài)電流，適配智能汽車低功耗管理需求。

在診斷與保護(hù)方面，NSD3608-Q1搭載了全維度、分級別的診斷保護(hù)機(jī)制，展現(xiàn)了車規(guī)級芯片應(yīng)有的全面性：

電源監(jiān)控：覆蓋DVDD欠壓、PVDD過壓/欠壓、電荷泵電壓欠壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控；

柵極與負(fù)載診斷：支持MOSFET柵源電壓VGS故障、漏源電壓VDS過壓在線診斷，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、關(guān)斷雙狀態(tài)下的負(fù)載開路/短路檢測；

溫度與系統(tǒng)保護(hù)：支持過熱分級預(yù)警與關(guān)斷保護(hù)、窗口看門狗定時(shí)器功能，睡眠及正常模式下均支持LS5~LS8通道剎車功能，配備專用驅(qū)動禁用引腳DRVOFF與故障中斷引腳nFLT，故障狀態(tài)可快速觸發(fā)硬件保護(hù)。

所有診斷數(shù)據(jù)與運(yùn)行狀態(tài)均可通過16位、最高10Mz高速SPI總線實(shí)時(shí)上報(bào)至域控主控，不僅實(shí)現(xiàn)了故障的實(shí)時(shí)硬件保護(hù)，更支撐了整車級故障預(yù)測與健康管理，實(shí)現(xiàn)了從“故障后保護(hù)”到“故障前預(yù)警”的升級，適配智能汽車對執(zhí)行端全生命周期可監(jiān)測、可迭代的核心需求。

四

精準(zhǔn)感知：集成電流檢測，讓控制更智能

對于座椅防夾、電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測、閉環(huán)控制等場景，精準(zhǔn)的電流采樣是實(shí)現(xiàn)智能控制的核心基礎(chǔ)。NSD3608-Q1內(nèi)部集成了2路可編程寬輸入差分運(yùn)放（CSA），可直接測量外部采樣電阻上的差分電壓，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精準(zhǔn)電流采樣。

該CSA模塊具備極高的配置靈活性：

支持高端、低端、在線三種采樣拓?fù)?，可靈活匹配不同的硬件設(shè)計(jì)方案；

增益可在10/20/40/80V四擋靈活配置，可適配不同量程的采樣電阻，兼顧大電流過載檢測與小電流精準(zhǔn)控制；

內(nèi)置可編程偏置，支持雙向電流檢測，可適配電機(jī)正反轉(zhuǎn)工況下的電流監(jiān)測；

支持可配置濾波時(shí)間，可有效濾除MOSFET開關(guān)瞬間的尖峰噪聲，提升采樣精度；

可配置過電流閾值和故障反應(yīng)。

這種集成設(shè)計(jì)，省去了外部運(yùn)放和信號調(diào)理電路，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)提升了電流采樣的精度和批次一致性，適配座椅控制器、尾門控制器、電動踏板等不同功率的電機(jī)驅(qū)動需求。

五

典型應(yīng)用場景

憑借高集成度、高靈活性、高可靠性的核心優(yōu)勢，NSD3608-Q1可完美適配車身控制器、汽車區(qū)域控制器等多負(fù)載驅(qū)動場景。

車身域控制器：單顆NSD3608-Q1可將8路半橋配置為4個(gè)全橋，同時(shí)驅(qū)動4個(gè)直流電機(jī)，覆蓋車窗升降、門鎖、后視鏡調(diào)節(jié)、電動尾門等車身負(fù)載；集成CSA可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電流采樣，支撐車窗防夾算法落地；CCPD技術(shù)可靈活優(yōu)化EMC性能，確保靠近車身天線的執(zhí)行器電磁干擾達(dá)標(biāo)；多顆芯片可通過SPI菊花鏈級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全車執(zhí)行器的集中管控。

區(qū)域控制器：VQFN小尺寸封裝適配域控緊湊空間的高密度布局需求，無需外置門極電阻、采樣運(yùn)放，減少外圍器件數(shù)量；全鏈路診斷功能可支撐域控功能安全設(shè)計(jì)，一套硬件平臺通過軟件配置即可適配不同級別車型的負(fù)載需求，是區(qū)域控制器執(zhí)行端驅(qū)動的理想方案。

座椅控制器：芯片可靈活配置為全橋、半橋、高邊驅(qū)動等多種拓?fù)?，單芯片即可覆蓋座椅多向調(diào)節(jié)電機(jī)、腰托氣泵、通風(fēng)風(fēng)扇、加熱模塊的全部驅(qū)動需求，簡化BOM清單。

六

結(jié)語

當(dāng)汽車從交通工具進(jìn)化為移動的智能空間，每一次座椅的輕柔調(diào)節(jié)、每一扇車窗的無聲啟閉，都承載著用戶對品質(zhì)的期待。NSD3608-Q1車規(guī)級8通道半橋柵極驅(qū)動戲弄，以高度的集成、卓越的EMC性能、可靠的安全機(jī)制和精準(zhǔn)的電流感知，賦能智能汽車執(zhí)行系統(tǒng)升級。

在汽車智能化浪潮中，電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)從未停歇。NSD3608-Q1是納芯微對這場變革的深刻回應(yīng)——它用一顆芯片，承載了驅(qū)動多負(fù)載的使命；用全面的診斷保護(hù)，守護(hù)了系統(tǒng)的安全邊界。