安森美半導體專為車載網絡優化的解決方案
目前，CAN（控制器區域網絡）協議已成為車載網絡（IVN）協議的標準。除了CAN網絡，業界還開發了針對低成本應用的汽車串行協議LIN（本地互連網絡）總線，以支持車內分層式網絡。作為具備豐富汽車專業知識的領先汽車半導體解決方案供應商，安森美半導體廣泛的汽車元器件組合為車載網絡提供了各種優化解決方案，包括獨立的LIN收發器、獨立的CAN收發器、系統級芯片，以及FlexRayTM 收發器等，為汽車制造商提高汽車電子系統的性能提供了多種選擇。
車載網絡的優勢
隨著汽車技術的發展以及電子技術和控制技術在汽車上的大量應用，汽車中的電子控制模塊越來越多，已由原來的幾個發展到現在的幾十個，傳統的數據傳輸方式已不能滿足模塊之間數據傳輸的要求。在汽車控制系統中日漸普及的CAN有助于高速傳輸汽車控制系統的數據，并使汽車控制系統的設計更為簡單。
目前，CAN協議及其網絡系統已被全球汽車廠商普遍采用。CAN協議明確定義了數據鏈路層和物理層的內容。CAN具有十分優越的特點，可實現性能、功耗及電子控制單元（ECU）成本的優化，有利于實現車身控制模塊、車內溫度控制、座椅控制、電動助力轉向（EPS）、自適應照明、雨量/光強傳感器、泊車輔助及傳輸模塊等廣泛的車載應用。
LIN則是一種低成本的串行通信網絡，用來實現汽車中的分布式電子系統控制。LIN的目標是為現有汽車網絡（例如CAN總線）提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網絡。在不需要CAN總線的帶寬及多功能的場合（如智能傳感器和制動裝置之間的通信）使用LIN總線可以大大節省成本。
安森美半導體的車載網絡解決方案
目前，汽車制造商都在利用行業標準的接口連接分布式系統。安森美半導體提供了一系列創新的車載網絡產品組合，包括CAN、LIN和FlexRay收發器，這些產品均獲得了AEC和TS16949認證。該公司還提供集成了穩壓器、驅動器、收發器和監控功能等其他電路的系統級芯片。圖1是LIN和CAN總線連接的典型系統劃分及安森美半導體的典型器件。
圖1：LIN和CAN總線連接的典型系統劃分
1. 獨立的CAN收發器
最新一代的CAN收發器可實現業界領先的靜電放電（ESD）和抗電磁干擾（EMI）能力。安森美半導體的這類器件采用了經過驗證的創新I3T技術，能夠提供非常堅固耐用的高品質元件，測得的故障率為十億分之幾（ppb）。
安森美半導體的NCV7341是一款CAN收發器，可作為CAN協議控制器和物理總線間的接口，用于12 V和24 V系統。NCV7341為總線提供差分傳輸功能，具有很好EMI能力的高共模范圍差分接收器可為CAN控制器提供強大的差分接收能力。當移除電源后，NCV7341具有理想的無源特性，完全符合ISO11898標準，速率高達1 Mb。如果使用分裂終端（Split Termination）電壓源，其VSPLIT（分裂終端電壓）引腳可穩定閑置總線電平，進一步改善電磁輻射（EME）性能。該器件的總線拓撲功能最多可連接110個節點，數字接口獨立的VIO（輸入輸出電壓）電源有助于不同電源供電的CAN控制器和微控制器（MCU）的通信，因此廣泛用于汽車和工業網絡。此外，針對汽車環境瞬態保護的總線引腳、VSPLIT引腳短路保護及熱保護使該器件成為了汽車應用的理想選擇。圖2是采用NCV7341的5V CAN控制器應用的電路圖。
圖2：采用NCV7341的5V CAN控制器應用電路圖
2. 獨立的LIN收發器
LIN總線通信與控制裝置的數據速率較低（最高20 kBaud），主要用于門鎖、后視鏡、汽車座椅和天窗等非時間關鍵功能的應用。LIN總線協議的每個節點只使用單線，可最大限度地降低布線成本。LIN總線的每個節點都包含一個從MCU狀態機，能夠識別和轉換針對特定功能的指令。這類產品均符合美國（SAE J2602-2）和歐洲（LIN物理層規范2.1修訂版）的標準。
安森美半導體功能豐富的LIN收發器NCV7321可在低數據速率的IVN應用中作為LIN協議控制器與物理總線之間的接口。NCV7321具備極佳的EMC特性，以及高達13 kV的強固系統級ESD性能，不需要外部ESD元件，功耗也很低，非常適合嚴苛的汽車應用環境。圖3是獨立的LIN收發器NCV7321框圖。
圖3：獨立的LIN收發器NCV7321
NCV7321采用安森美半導體創新的I3T技術及智能電源技術，使高壓及敏感的數字技術能夠共存于同一個芯片。它為客戶提供了符合現有LIN收發器規范的替代產品。該器件采用高密度、節省空間的SOIC-8封裝，典型應用包括多種車身電子功能和舒適功能應用，如遙控車門接收器、車窗和遮陽罩升降器、報警器、電動視鏡及座椅調節器，以及電子轉向鎖和輪胎監測電子控制單元（ECU）等其他功能。圖4是基于安森美半導體NCV7321的典型LIN電路。
圖4：基于安森美半導體NCV7321的典型LIN電路
NCV7321的突出特點是最大限度滿足了汽車的省電要求，休眠模式下的電流消耗僅為10μA。其他關鍵特性包括熱關閉、模糊短路保護及45 V負載突降保護。值得一提的是，該器件支持-45 V至45 V的電壓范圍，可承受額定5 kV的ESD脈沖，提供了強大的保護功能。
3. 成本優化的系統級芯片
安森美半導體利用自主知識產權結合多年集成定制電路設計經驗，成功開發了系統級芯片（SBC）產品組合。這些系統級芯片集成了關鍵系統元件，如在ECU內提供的LIN、CAN和穩壓器，可有效提高系統可靠性，降低功耗，節省電路板空間。通過汽車行業認證的線性穩壓器具有極低的靜態電流和寬線性穩壓能力，均具備短路保護和過溫保護，可用于電池負載突降瞬態保護或電源后穩壓；低RDS（on）MOSFET具備高電流能力和低柵極電荷；采用自保護MOSFET的集成電路元件可取代繼電器和保險絲驅動電磁線圈和燈；消除反向恢復振蕩的高壓整流器可提供低正向壓降，提高效率；具有瞬態電壓保護功能的高可靠電子模塊可實現I/O和傳感器保護、負載突降保護、網絡數據線保護和負載開關保護。圖5是安森美半導體的NCV7420/25 LIN-SBC框圖。
圖5：安森美半導體的NCV7420/25 LIN-SBC框圖
安森美半導體的NCV7420和NCV7425分別集成了50 mA穩壓器、150 mA穩壓器及LIN收發器，可有效節省PCB空間，又可為MCU單獨供電，有效抑制其他模塊對MCU電源的干擾，應用成本也很低。
除此之外，安森美半導體還在開發用于車載網絡的FlexRay v3.0器件產品組合，預計不久將投放市場。符合V3.0規范的收發器將為汽車制造商提供更強的流水線錯誤檢測、更快的誤差控制等功能。下一代FlexRay產品的目標是更加強大的功能，進一步改善EMC和提高集成度，從而優化系統成本。
總結
作為提供汽車應用高能效半導體解決方案的領先供應商，安森美半導體運用先進的技術和豐富的研發經驗，開發出各種汽車元器件，包括高電壓接口、智能電源管理、車載網絡、系統級集成和傳感器接口等。
由于汽車電子含量越來越多，電磁兼容性已成為一個不容忽視的問題；車載網絡應用需要具有更好抗ESD脈沖和抗EMI的能力。安森美半導體提供的一流器件采用I3T50/I3T80技術，如深溝道隔離工藝，降低了芯片上不同單元結構之間的干擾。除了具備先進的功能，這些器件還能滿足汽車行業制定的相應性能標準，有助于汽車制造商實現可靠穩固的設計。
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