【导读】跟着电动汽车成长，区域节制架构正成为行业要害趋向。安森美指出，该架构经由过程集入彀算与漫衍式配电，年夜幅简化线束设计，降低车辆重量与成本。区域节制器（ZCU）作为焦点，集成智能开关器件如eFuses与SmartFETs，晋升功效安全与妨碍应答能力。同时，10BASE-T1S等以太网技能实现高效数据通讯。安森美推出的NCV841x系列SmartFET和以太网评估板，为架构演进提供了高机能半导体解决方案，助力汽车电气化与智能化进级。

汽车电气架构进级，安森美怎样鞭策区域节制架构进化

作者：安森美

跟着电动汽车（EVs）的鼓起，区域架构（Zonal Architecture）正慢慢成为应答汽车行业快速厘革的要害方案。今朝，低压配电及车载收集范畴已经涌现出多项庞大技能冲破。此中，漫衍式区域配电方式年夜幅简化了线束设计，不仅降低了车辆重量，还有削减了制造繁杂度与成本。

软件界说汽车（SDVs）的成长趋向，正鞭策车企加快立异 —— 于区域节制器中集成具备掩护功效的半导体开关即是主要标的目的之一。eFuses及SmartFETs可以或许对于负载、传感器和履行器提供掩护，从而晋升功效安全性，并优化妨碍应答体现。

与传统的域架构（Domain Architecture）差别，区域架构实现了节制与计较的集中化：将原天职散于各个电子节制单位（ECUs）中的软件，迁徙至功效强盛的中心计较机。这类架构调解为下流电子装备的节制的配电治理提供了更高的矫捷性。

区域节制器 (ZCU) 是车辆区域节制架构中的基本元素， 卖力治理指定区域内的配电。 它从电源分配单位获取电力，并将电力智能分配给所卖力区域内的各类电气体系、 负载及传感器。 借助汽车以太网， ZCU 还有可充任车辆的数据及收集网关， 经由过程 100/1000BASE-T1 以太网骨干网， 与中心计较机举行上游通讯。

与摄像头、 传感器、 激光雷达等边沿节点的下流通讯则成立于 10BASE-T1S 以太网上。 传统的 ECU 仍可经由过程 CAN、 LIN 等传统总线， 连结与 ZCU的毗连。

ZCU 中的要害元件包括 SmartFET、 eFuse 及分立 MOSFET。ZCU 还有撑持高速通讯收集， 可使用 NCV7410 及T30HM1TS2500 等 10BASE-T1S 以太网收发器。 经由过程这些收发器， ZCU 可与中心计较机或者其他车辆体系举行高效数据通讯。 下面的框图扼要展示了 ZCU 的构成布局。

从传统架构到区域节制架构

跟着车内电子体系的不停增长， 电力分配变患上越发繁杂， 线束的设计难度也年夜年夜增长。 基在域的传统布线要领将相似功效（动力体系、 底盘、 信息文娱体系、 车身及恬静度体系等） 毗连到一路， 如今已经不敷高效， 也不敷矫捷。汽车行业正于从集中式配电转向漫衍式区域配电。 传统上分离于车内遍地的浩繁 ECU 如今可由区域节制器 (ZCU) 代替。

单个电源分配单位 (PDU) 充任配电树的第一级。 PDU 毗连到车辆的低压 (LV) 电池或者 HV-LV DC-DC 转换器的输出端， 由转换器将高压 (HV) 电池的电压降低。 PDU 经由过程年夜电流保险丝提供重要掩护， 并将电力智能分配至车辆内的各个区域， 确保高效靠得住的电源治理。 ZCU 于各自区域内进一步分配电力并治理电气元件， 年夜年夜减轻了线束的重量及繁杂性。

借助汽车以太网， ZCU 还有可充任车辆的数据及收集网关， 经由过程100/1000BASE-T1 以太网骨干网， 与中心计较机举行上游通讯。 与摄像头、 传感器、 激光雷达等边沿节点的下流通讯则成立于 10BASE-T1S 以太网上。 传统的 ECU 仍可经由过程 CAN、 LIN 及 FlexRay 等传统总线， 连结与 ZCU 的毗连。

2025+ 年月区域节制架构示例

本示例中， 车辆被分为四个区域， 每一个角落一个（图 3） ， 由 ZCU 举行治理。 PDU 将电力分配到各个区域， 然后由ZCU 进一步治理配电树的第二级。 这类漫衍式配电模式涵盖了增长的冗余。 每一个 ZCU 卖力分配电力并治理按位置分组的电气元件。 受掩护的半导体开关（例如电子保险丝及 SmartFET） 可为负载、 传感器及履行器提供掩护， 从而提高功效安全性， 更好地应答功效妨碍环境。

图 3：区域（漫衍式）配电

区域节制架构产物

用在下桥掩护的 SmartFET NCV841x“F”系列

安森美提供两种系列的下桥 SmartFET：基础型 NCV840x 及加强型 NCV841x。这两个系列的引脚彼此兼容， 且采用不异的封装。 NCV841x 改良了 RSC 及短路掩护机能， 可显著延伸器件的利用寿命。 NCV841x SmartFET 采用了温差热关断技能， 可有用避免高热瞬变对于器件的粉碎， 确保优秀的 RSC 机能。

NCV841x 系列具备很是平展的温度系数， 可于 -40℃至 125℃ 的温度规模内连结一致的电流限定。 因为基本不受温度影响， 是以无需为应答严寒气候前提下的电流增年夜而选择更粗的电线。 电线尺寸减小有助在降低车辆线束的成本及占用空间。过电流、 过压掩护， 集成漏极至栅极箝位及 ESD 掩护。

NCV841x SmartFET 框图，包括自我诊断及掩护电路

评估板 - 10BASE-T1S 以太网收发器

对于在 NCV7410 10BASE-T1S 以太网收发器， 当前已经有两款评估板 (EVB) 可用在评估。 如需获取评估板及配套的软件图形用户界面 (GUI)， 请接洽安森美发卖职员。 评估板按毗连方式分为两种版本：

▶MAC-PHY（SPI 接口） ， 经由过程 SPI 接口与 MCU 兼容。 ▶10BASE-T1S 转 USB 加密狗， 可用在两种差别的用例：

ü经由过程 USB-C 端口将 PC 毗连到 10BASE-T1S。 利用安森美的 GUI 来节制评估板。 引脚接头可毗连到示波器或者旌旗灯号阐发仪， 用在监测 MII 接口流量。

ü经由过程引脚接头毗连到长途 MCU， 以评估 10BASE-T1S PHY。NCV841x SmartFET 框图，包括自我诊断及掩护电路。