汽車(chē)車(chē)身控制模塊 (BCM) 是管理眾多車(chē)輛舒適性、便利性和照明功能的電子控制單元，包括門(mén)鎖、車(chē)窗、鐘聲、關(guān)閉傳感器、內(nèi)部和外部照明、雨刷和轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。具體來(lái)說(shuō)，BCM 監(jiān)控不同的驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)并控制汽車(chē)中相應(yīng)負(fù)載的電源。

典型的 BCM 由處理汽車(chē) 12V 電池電平驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的微控制器 (MCU) 組成。信號(hào)通過(guò)傳統(tǒng)上使用分立無(wú)源元件(如電阻器、電容器和二極管)實(shí)現(xiàn)的接口電路連接到 MCU。我們必須注意保護(hù) MCU 免受電池電壓、靜電放電 (ESD)、瞬變和電池反接情況的影響。此外，我們需要提供潤(rùn)濕電流來(lái)偏置開(kāi)關(guān)輸入并保持開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)處于良好狀態(tài)。

圖 1 顯示了如何處理外部接地開(kāi)關(guān)輸入的示例實(shí)現(xiàn)。電容 C2 分流 ESD 和瞬態(tài)能量;二極管 D1 阻斷高壓;電阻器 R4 設(shè)置開(kāi)關(guān)處的潤(rùn)濕電流;電阻器 R4(與 R8 一起)將電池電壓分壓;電阻器 R1 至 R3、晶體管 Q1 和 Q2、電容器 C1 以及通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳啟用和禁用潤(rùn)濕電流。

圖 1：離散潤(rùn)濕電流實(shí)施

這種離散方法有三個(gè)注意事項(xiàng)：

· MCU 以及因此 MCU 的電源電壓必須保持有效，潤(rùn)濕電流才會(huì)有效。這嚴(yán)重影響了模塊在低功耗(關(guān)閉)模式下消耗的最小電流量。

· 該解決方案需要大量無(wú)源元件，例如用于產(chǎn)生潤(rùn)濕電流的晶體管和電阻器，以及用于每個(gè)開(kāi)關(guān)輸入的二極管、電阻器和電容器。這使得整體解決方案的規(guī)模很大。

· 潤(rùn)濕電流會(huì)隨電池電壓而變化;例如，如果電池電壓下降 30%，潤(rùn)濕電流也會(huì)下降 30%。

多開(kāi)關(guān)檢測(cè)接口 (MSDI) 是一種處理所有這些問(wèn)題的設(shè)備，它匯總電池和接地連接的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，并通過(guò)串行外圍接口 (SPI) 與微處理器通信。

更小、更節(jié)省空間的解決方案的功能

MSDI 器件集成了可調(diào)節(jié)的潤(rùn)濕電流，能夠?yàn)殡姵睾徒拥剡B接的外部開(kāi)關(guān)輸入提供灌電流和拉電流。由于這些電流在內(nèi)部受到監(jiān)視和控制，因此它們?cè)诤軐挼碾姵剌斎腚妷悍秶鷥?nèi)保持一致。MSDI 開(kāi)關(guān)輸入還設(shè)計(jì)用于處理負(fù)載突降和反向電池電壓，從而減少對(duì)分立阻塞二極管和潤(rùn)濕電流組件的需求，從而節(jié)省額外的電路板面積和成本。分立的 24 通道解決方案(如圖 2 所示)將使用 75 個(gè)電阻器、25 個(gè)電容器、24 個(gè)二極管和兩個(gè)外部晶體管。使用 TI TIC12400-Q1 集成 MSDI 解決方案的類似解決方案將 24 個(gè)電容器用于 IO 引腳，5 個(gè)電容器用于去耦，

用于離散處理開(kāi)關(guān)輸入上的潤(rùn)濕電流、反向阻斷和 ESD 的解決方案尺寸的一對(duì)一比較，以及汽車(chē)多開(kāi)關(guān)檢測(cè)接口參考設(shè)計(jì)的片段，這是使用 TIC12400 的示例實(shí)現(xiàn)-Q1 設(shè)備及其所需的所有外部電路。采用 MSDI 參考設(shè)計(jì)的兩層板上的總解決方案尺寸現(xiàn)在為 17.5mm x 18.8mm。

更高效的低功耗模式的功能

正如我之前提到的，要在低功耗模式下監(jiān)控外部開(kāi)關(guān)，微處理器需要保持通電和活動(dòng)狀態(tài)，這意味著 MCU 的穩(wěn)壓器也需要始終保持活動(dòng)狀態(tài)。這會(huì)在低功耗模式下產(chǎn)生更高的系統(tǒng)范圍內(nèi)的靜態(tài)電流。

MSDI 設(shè)備直接使用汽車(chē)電池運(yùn)行，并具有集成的低功耗輪詢模式，可以監(jiān)控用戶選擇的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。例如，TIC12400-Q1 具有低功耗輪詢模式和高壓開(kāi)漏中斷輸出引腳，可在開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化時(shí)啟用穩(wěn)壓器。這意味著我們可以關(guān)閉模塊中的所有其他電路以實(shí)現(xiàn)超低功耗睡眠模式，從而幫助滿足越來(lái)越嚴(yán)格的原始設(shè)備制造商 (OEM) 當(dāng)前對(duì)睡眠模式的要求。

如我們所見(jiàn)，該器件正在啟用潤(rùn)濕電流、監(jiān)控輸入電壓并反復(fù)返回低功耗模式，同時(shí)等待開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)改變狀態(tài)。這導(dǎo)致模塊的平均電流低得多，因?yàn)槟K中的所有其他電路都被禁用。

隨著 BCM 中的功能數(shù)量逐年增長(zhǎng)，添加具有集成潤(rùn)濕電流、反向阻斷和 ESD 保護(hù)的智能設(shè)備(如 MSDI)有助于實(shí)現(xiàn)更小的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)監(jiān)控解決方案。此外，隨著低功耗模式下對(duì)電流消耗的要求越來(lái)越嚴(yán)格，TIC12400-Q1 中的集成低功耗輪詢模式可將系統(tǒng)范圍的功耗降低多達(dá) 98%。