目录:
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前言
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1.芯片总览
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2.主控芯片
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3.电源芯片
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4.驱动芯片
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5.通信芯片
前言
很早之前写过一篇关于汽车尾灯模组方案的文章,如下所示,
当时着重介绍方案的架构以及相关的功能,对于芯片部分没有太多展开。正好这两年国产车规芯片也比较火热,笔者结合自身的了解,详细介绍下贯穿式尾灯方案中常用的进口以及国产芯片,如有不足,还请帮忙指出。
1.芯片总览
如上是目前常见的贯穿式尾灯方案:
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左右固定侧分别使用一颗MCU,用于控制固定侧的转向灯、位置灯和制动灯。同时,为了降低成本,很多车厂会将位置灯和制动灯进行复用,通过配置LED驱动实现不同的电流进行功能区分。
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移动侧一般使用一颗MCU,用于控制转向灯、贯穿式位置灯和制动灯。
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三个MCU通过CAN总线或者LIN总线,进行车灯效果的同步,以及和车身其它ECU节点的通信。
从框图可以看出,贯穿式尾灯方案包含的芯片主要为如下几种:
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主控芯片,一般使用M0内核或者M4内核的MCU,主要看软件的复杂程度。
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电源芯片,一般使用BUCK型的DCDC和40V耐压的LDO
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驱动芯片,一般使用12/16/24通道的线性恒流芯片
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2.主控芯片
尾灯的主控芯片对于资源需求不高,M0内核的MCU就可以,外设需要一路CAN,一路LIn,一路UART,1路ADC,存储需要128K Flash左右。
如果车厂需要信息安全或者功能安全,那对应的需要MCU有加密模块以及功能安全认证。
如果车厂要求上AutoSAR平台,那对于Flash的需求会加大很多,需要512K到1MB的Flash,具体看实际使用的AutoSAR基础软件需要占用多少Flash。
笔者收集了目前合作的客户使用的MCU使用情况,整理如下:
尾灯中车规MCU使用最多的是NXP的S32K1系列,前两年因为供应紧张,客户都将主控型号集中为S32K144(100pin)。但是从匹配需求的角度来看,S32K116就能够满足。
尾灯方案中国产车规MCU使用比较多的是智芯、杰发,杰发的AC78013量产最早,但是前两年供货紧张,很多客户更换成了智芯的Z20K11x系列。最近也有一些客户在使用云途的YTM32B1L系列,云途的代码生成工具,软件库等配套生态链相对做得更完善些。
中微的车规MCU之前在西南地区使用的客户比较多,华东地区目前也有少量车灯客户在使用。北京兆易的工业级MCU是国产龙头,但是布局车规MCU较晚,导致使用GD32A503的客户不是太多。
国产车规MCU还有一家客户使用比较多的是芯旺微的KF32A1xx系列,但是因为他的内核不是ARM核,很多客户对于他后续的roadmap存在担忧,笔者也没有太多该芯片的信息,所以表格中没有加入该芯片。
总的来说,尾灯方案中见到的国产主控MCU还是比较多的,因为价格、供应以及技术支持力度都非常不错,且芯片资源能满足绝大部分的尾灯需求场景。
3.电源芯片
尾灯方案中需要用到的电源芯片有两类,
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一类是降压型DCDC(BUCK),用于将车身电池的12V转换到8V左右,用于给LED灯珠和LED驱动供电。
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一类是LDO,用于将车身电池的12V转换到5V左右,给MCU和CAN收发器供电。
3.1 BUCK芯片
笔者目前遇到的客户使用的BUCK以TI,MPS,美信(已被ADI收购)为主,常见的型号以及参数如下表所示,
TI在DCDC领域一直是领先的,大部分客户都使用过TI的电源芯片,并且现在很多汽车客户都转为TI直供客户,价格和服务支持会更好。LM61460和LM62440现在属于TI主推的新物料,笔者看到有些体量大的车灯客户在新方案设计都会选择这些物料。
MPS的MPQ442x系列之前在车载导航客户用的非常多,MPQ4436因为EMC性能比较好,并且最高输出能到6A,目前看到很多车灯客户在在使用。
美信的MAX20004,MAX20006在传统的车灯方案用得比较多,贯穿式尾灯方案也有不少客户在使用。
总的来说,车规BUCK芯片还是进口占据主导地位,国产使用不多。
3.2 LDO芯片
目前看到客户在尾灯方案中使用的LDO型号是比较多的,进口的主要是TI、罗姆、MPS,国产的有纳芯微、思瑞浦、瓴芯。常见的型号以及参数整理如下表:
从表格可以看出,LDO基本上使用150mA到300mA,多为SOT223和SOP8等常见封装,国产的车规LDO和进口的封装基本一致,大部分都是pin2pin的,对客户来说替换比较容易。
4.驱动芯片
贯穿式尾灯方案中,使用数量最多的芯片就是多通道LED驱动,早期UART转CAN的技术还没有成熟时,客户会选择SPI或者IIC接口的LED驱动,现在因为UART转CAN的接口技术成熟,并且可选品牌非常多,基本都是使用UART转CAN接口的多通道LED驱动。笔者收集了市面上常见的UART转CAN接口的LED驱动芯片,整体的参数对比表格如下所示。
目前市面上常用的UART转CAN接口的LED驱动芯片主要有四家,分别是TI、ELMOS、罗姆和纳芯微。
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TI目前客户用得最多的是TPS92910,是一颗40V耐压、12路输出通道(每通道最高75mA),支持开短路诊断的高边驱动方式的线性恒流LED驱动。目前随着贯穿式尾灯使用的LED增多,以及ISD等方案的兴起,12通道有时满足不了需求,现在主推的型号是24通道的TPS929240。
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ELMOS目前客户用得最多的是E522.49,相比TPS92910通道数更多,单通道电流更高,内部集成了裁剪版的CAN收发器。如果客户使用场景中MCU和LED驱动的板间连线超过50cm,推荐使用E522.94,内部集成了完整的CAN FD收发器。如果客户需要支持完整的CAN FD协议(主要是数据链路层),可以考虑使用E522.95.
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罗姆目前客户用得最多的是BD18333,相比上一代BD18331,完善了开短路诊断功能。相比TPS929120和TPS929240,通道数更多,支持24通道输出,但是在客户设计时,对于PCB走线的长度以及输出通道的电容摆放要求比较高。
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纳芯微目前量产的多通道LED驱动为NSL21912,和TI的TPS929120是软硬件兼容,同时修复了TPS929120在PWM占空比为0,通道使能打开时出现微亮的问题。但是,NSL21912相比TPS92910,耐压只有20V,在有BUCK芯片的尾灯方案中使用没有太多问题,如果在成本更低,LED功率不高的格栅灯方案中(一般LED驱动直接接到车身电池)使用会存在风险。
上述表格中还列举了TLD7002,MPQ7225,IS32LT3138,DIA82920等芯片,目前也有一些客户在使用,因为篇幅原因,这里就不详细展开。如果需要深入交流,可以私信沟通。
5.通信芯片
贯穿式尾灯中使用的通信芯片主要是CAN、IN收发器。其中,
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LIN收发器主要用于几个主控MCU之间通信,或者和外部ECU进行通信。
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CAN收发器的使用场景有两部分,一个场景用于MCU和外部ECU的通信,还有一个场景用于MCU和LED灯驱的UART转CAN通信。
关于UART转CAN通信,如果想要了解更多,可以参考之前笔者写的如下这篇文章:
CAN、LIN收发器的国产替换进程比较快,国产和进口品牌都有丰富的产品矩阵。
5.1 CAN收发器
CAN收发器进口品牌主要有NXP、TI、英飞凌、ON,之前笔者有详细介绍过这几家的CAN产品,以及相互之间的选型替换,详细情况参考如下两篇文章:
CAN收发器国产厂家主要有芯力特、川土微、思瑞浦、纳芯微。
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芯力特是国内最早量产CAN收发器的厂家之一,SIT1051、SIT1042、SIT1043、SIT1044、SIT1145目前在网上都有对应的数据手册和订购渠道。车灯客户使用比较多的还是SIT1042和SIT1044这类带standby mode的CAN收发器。
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川土微也是国内比较早量产CAN收发器的厂家,CA-IF1051、CA-IF1042、CA-IF1043、CA-IF1044目前在网上都有资料,但是对标TJA1145带局部网络唤醒的CAN收发器暂时在网上还没有资料。车灯客户使用川土微CAN收发器没怎么见到,但是笔者看到很多BCM客户在使用川土微的CAN收发器。
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思瑞浦做车规CAN收发器相比上面两家稍晚,但是他们产品的推出速度比较快,TPT1051、TPT1042、TPT1043、TPT1044、TPT1145目前都已经量产,并且大部分产品的CAN引脚耐压能够做到±70V和通过德国C&S兼容性认证。
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纳芯微的车规CAN收发器量产较早,但是因为供应原因,没能抓住前两年国产替换的窗口。现在CAN收发器的价格竞争激烈,再想要获取份额还是有些难度的。
5.2 LIN收发器
LIN收发器进口品牌主要有NXP、TI、英飞凌、ON,之前笔者有详细介绍过这几家的LIN产品,详细情况参考如下文章:
LIN收发器主要的国产厂家仍然是芯力特、川土微、思瑞浦、纳芯微。这几家目前量产的芯片基本都是对标TJA1021,少数厂家有在做对标TJA1028的产品。目前笔者知道的只有LUMISSIL这一家量产了对标TJA1028的LIN SBC芯片,型号为IS32IO1028。
如上就是本文的全部内容了,如果觉得对你有用,不妨给个一键三连!!!
作者:Yingming
来源:Auto FAE进阶之路
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