汽车ECU高边开关设计方案

聊到芯片定义，相关人员习惯谈PPA，或者习惯对标竞品，这其实更多是关注果，而针对果的因，则较少提及；

最初芯片定义相关活动的质量，直接关系影响到芯片的一次成功性和竞争性力，或者说白一点，直接影响了能不能卖，好不好卖；

而针对芯片的定义，国内大部分中小公司都是研发领导兼职，更多还是从果上出发

小二斗胆结合部分公开优秀材料（智能高边开关）进行整理，抛砖引玉，欢迎大家留言交流讨论；

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产品三问

这里问题不关心市场部分以及成本等方面，虽然他们也很重要

一问场景：用在什么系统里面，控制对象具有哪些特点？具有哪些失效？

二问功能：在系统里面，需要提供哪些功能？

三问性能：针对需要提供的功能，是否有约束性条件（性能）？
 

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系统特点

比如针对本文介绍的智能高低边开关，典型的应用场景是汽车ECU中，用于提供包括加热，配电，驱动泵等；

红框：High Side Switch，HSS

针对汽车ECU高边开关，典型的控制对象是控制电源，示意图如上图，是不是感觉一个开关如此简单，输入也是那么单一/简单/一眼看穿；

然而，如果基于场景去看该系统的特点，具有如下容易忽视而又无法忽视的问题

电源输入方面，

传统燃油车为例，基本由电池或者发动机供电，如下图

供电电压通常为12.6V（发动机不工作），14.55V（发动机运行），而发动机的发电电压随着不同温度变化，

同时，受限于发动机功率，其输出电压存在周期性的波动

VAR=3V（峰峰值），fAR=[1kHz;20kHz]

而在发动机点火时候，电压还有较大的波动，如下图

VCRK_MIN:3~5.5v,VCRK_OSC:7V,VBAT_STD:12.6V,VBAT_RUN:14.5V,tCRK:65ms,tLaunch:10s

由于启停/制动能量回收等功能，电压也随着车速而波动

可以看到，平时说的12V电池供电，原来在场景下，系统看如此复杂，如果你没有这部分的了解，如何保证你抄袭出来的芯片能适应如此的工作环境？

此外，除了上述的电气特性，不同ECU的供电以及休眠状态也是不一样的；如下图，X_15代表的是代表的是停车状态下供电断开，X_30代表的是停车状态下长供电；这背后会对于设计又会带来哪些限制性？如果整车要求工作15年没有问题，你如何计算器件的工作时间？

异常场景，

针对短如下图的短路场景，输入的电池反接，电池没电情况下外搭电等场景，万一出现，如何保障系统的可靠运行？

输出场景/负载特性

针对高边开关的负载，可以分容性，感性，阻性负载，针对不同负载类型，针对上下电，正常工作，异常状态下，具体如何？控制对象本身对于供电的要求又是如何？

比如针对感性负载，关断时候产生的负压，应该如何应对？

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功能和性能，约束条件

基于上述的场景和系统分析，我们定义的芯片，从系统角度，需要支持哪些功能；先放几张图片，如果有兴趣再写一篇

编辑：黄飞