电动汽车时代，国产车规级ADC的新机遇

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在整个半导体行业处于低迷期时，蓬勃发展的电动汽车产业给汽车芯片带来了逆势暴增的市场需求。汽车市场对于芯片的高要求，以往市场门槛以及芯片规格要求较高的情况下，国内厂商一般少有触及。
 
直到2020年后的汽车缺芯大潮，以及国际形势导致的国产替代需求，令大量国内芯片厂商得到了更多汽车市场机会，原本只做消费、工业应用的芯片厂商纷纷投身汽车芯片。在车规MCU、座舱SoC、自动驾驶芯片、功率器件之外，国产厂商最近也开始瞄准车规ADC等细分产品上。
 
电动汽车时代，ADC起到更重要作用
 
ADC即Analog-to-Digital Converter（模拟-数字转换器），在电子产品中几乎随处可见，其主要作用是将现实世界的模拟信号转换为数字信号，便于MCU等进行处理。在汽车上，ADC可应用的场景非常丰富，包括模拟信号传输的倒车影像、ESP、ADC、发动机ECU、BMS、语音/音响交互系统等，由于用到大量传感器获取数据，因此也需要ADC对传感器获取到的模拟信号进行转换。
 
在燃油车上，发动机中有温度传感器、进气流量传感器、压力传感器、加速度传感器等等。要保证发动机的动力、效率、排放、可靠性等，需要ECU结合这些传感器的数据来对空气燃料比、点火等方面进行控制。
 
而ADC的精度，决定了转换过程中模拟信号和数字信号之间的误差大小，因此燃油车上ADC能够影响传感器数据的精确性，间接影响发动机的运行。
 
在电动汽车上，动力来源转变为电能，ADC对电机控制、电池管理系统等应用也十分关键。尤其是在BMS电池管理系统上，BMS的效率和电池包寿命，以及电池包安全，很大程度上以来于BMS的电压和电流测量精度。
 
为了精确监测每个电池的电压，需要使用高分辨率的ADC，能够区分更小的模拟信号变化；同时高精度也很重要，因为ADC精度也会影响对电池SOC的估算。
 
同时，自动驾驶的应用中，由于传感器数量、芯片算力的提高，自动驾驶硬件和软件子系统变得越来越复杂。在这些系统中，比如自动驾驶域控，需要满足最高级别，也就是ASIL-D级的汽车功能安全等级。
 
要满足ASIL-D级的功能安全，需要通过可靠、精准的监测，以及并行冗余电路来提高系统可靠性，并及时排查系统故障。在这个过程中，采用独立ADC进行诊断监控的方式也成为了主流。
 
从燃油转为电力驱动，令电动汽车在电流电压等实时监测和控制的需求相比燃油车更加高，因此ADC在电动汽车上起到的作用，毫无疑问是要相比燃油车更大，同时对ADC的性能要求也更高。
 
国产厂商入局车规ADC
 
在刚刚过去的北京车展上，芯海科技首次展示了其车规ADC产品系列，包括CS1x1x系列Sigma-Delta ADC，以及汽车级SAR ADC CS1795x系列。
 
其中CS1x1x系列ADC采用低功耗设计，集成可编程增益放大器(PGA)、高精度基准和温度传感器，支持2V到5.5V的宽电压供电范围，分辨率最高18位、最大采样速率7000SPS，可广泛应用于汽车BMS、ADAS、动力系统、OBC等领域。
 
CS1795x系列ADC支持16/12/8/4通道，分辨率为12位，另外还提供13位的CS1795x P版本。该系列最高采样速率高达1MHz，其多通道和高集成特性，可以应用于BMS、ADAS域控、电源系统监测等场景。
 
另外，国内的模拟芯片大厂也早已在车规ADC上进行布局。比如思瑞浦的车规级16通道12位SAR ADC TPC5120Q，速率高达1MHz，支持低功耗模式，休眠功耗低至10uA，主要应用于汽车BMS中PACK总电压、总电流监测。
 
圣邦微在去年推出了一款16位低功耗、高精度Delta-Sigma型车规ADC SGM58031Q，芯片内部包含一个片上参考和振荡器，滤波器的数据速率最高可达960SPS，片上PGA，可提供低至±256mV的输入电压范围。
 
类比半导体在2022年12月宣布量产车规级16位-20位Delta-Sigma ADC产品，包括ADX111Q、ADX112Q 以及ADX122Q 等型号，均基于其SemiDig平台开发，面向电动汽车BMS系统应用。ADX111Q 和ADX112Q 是16位的车规Delta-Sigma ADC，内部集成了低漂移电压基准和振荡器和PGA，均支持2V 到5.5V 的宽电源范围。
 
ADX112Q 内部还集成了高精度温度传感器，可用于系统级温度监测或热电偶冷端补偿。
 
ADX122Q是20位的低功耗ADC，滤波器数据速率最高可达3571SPS，PGA提供从±256mV 到±6.144V 的输入范围，实现高分辨率测量大小信号。
 
另外，上海贝岭在去年年底也对外表示，公司车规ADC芯片正在布局、研发中。
 
小结：
 
电动汽车产业的发展，带动了ADC的需求，同时也为国内厂商带来了新的市场机会。随着市场需求的扩张，也将会有更多的国内厂商入局到车规ADC的领域中。