随着电动汽车 (EV) 制造商竞相开发成本更低、行驶里程更长的车型，电子工程师面临降低牵引逆变器功率损耗和提高系统效率的压力，这样可以延长行驶里程并在市场中获得竞争优势。功率损耗越低则效率越高，因为它会影响系统热性能，进而影响系统重量、尺寸和成本。随着开发的逆变器功率级别更高，每辆汽车的电机数量增加，以及卡车朝着纯电动的方向发展，人们将持续要求降低系统功率损耗。

过去，牵引逆变器使用绝缘栅双极晶体管 (IGBT)。然而，随着半导体技术的进步，碳化硅 (SiC) 金属氧化物半导体场效应晶体管具有比IGBT更高的开关频率，不仅可以通过降低电阻和开关损耗提高效率，还可以增加功率和电流密度。在EV牵引逆变器中驱动 SiC，尤其是在功率级别>100kW和使用800V电压母线的情况下，系统需要一款具有可靠隔离技术、高驱动能力以及故障监控和保护功能的隔离式栅极驱动器…

通过在电池管理系统方面进行持续创新，我们可助力汽车制造商为新兴的电池化学产品设计 BMS 架构，从而使电动汽车更安全、更经济实惠。

随着电动汽车 (EV) 的普及，先进的电池管理系统 (BMS) 正在帮助克服一些阻碍其进一步普及的关键障碍：续航里程、安全性、性能、可靠性和成本。半导体是此类系统的核心。

“半导体技术在电动汽车中所占的比重比内燃机汽车大得多，”在 TI 开发电动汽车电池监控产品的团队负责人 Sam Wong 说，“我们的芯片可以带来巨大的好处，而成本只是电池组的一小部分。”

根据 BloombergNEF 最近的一份报告，电动汽车在全球乘用车市场中所占份额不足 5%。不过，电动汽车的市场份额正在迅速增加，大多数主要汽车制造商都承诺在未来五到十年内转向以电动汽车为主的产品线，朝着更环保、更可持续的未来迈进。电池技术的进步是主流消费者的主要考虑因素。TI 处于这一领域的前沿，通过新技术推动汽车创新…

当汽车应用程序可以用更少的零件完成更多的工作时，就可以在减少重量和成本的同时提高可靠性，这就是将电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）设计与多合一动力总成系统相整合的思路。

什么是多合一动力总成组合架构？

多合一动力总成组合架构整合了诸如车载充电器（OBC）、高电压DC/DC（HV DCDC）、逆变器和配电单元（PDU）等动力系统终端器件。如图1所示，可在机械、控制或动力系统级别应用整合。

图1：电动汽车标准架构概述

为什么多合一动力总成系统最适合HEV/EV？

多合一动力总成系统能够实现：

• 提高功率密度。
• 增加可靠性。
• 优化成本。
• 具有标准化和模块化能力，设计和组装更简易。

当前市场上的多合一动力总成系统应用

有多种不同的方法来实现多合一动力总成系统，但是图2概述了四种最常见的方法（以车载充电器和高电压DC/DC组合框为例），以便在组合动力系统、控制电路和机械时实现高功率密度。选项包括：

带有独立系统的选项1；人气逐渐降低…

电动汽车 (EV) 充电行业正在快速增长。随着消费者、行业和政府要求使用更环保、更可持续的交通工具，电动汽车充电基础设施必须更加高效和便捷。

与直流充电器不同，交流充电器不使用堆叠式电源模块，因此结构更紧凑，成本更低。其单一的电源模块架构限制了它们在公共充电站的使用，因为它们无法在合理的时间范围内提供所需的电量。相反，其 22kW 的充电速度更适合充电时间更久的家用场景。它们受欢迎的另一个原因是，有些交流充电器只需要一个标准插座。交流充电器利用电动汽车的车载充电装置将交流电转换为直流电。

直流充电器中的堆叠式电源模块可加快充电速度至 360kW 以上。堆叠式电源模块缩短了总充电时间，但增大了充电器的尺寸，更适合公共充电站而不是住宅。直流充电器在充电器内部将交流电转换为直流电，因此该充电器可直接连接电池…

随着汽车的电气化和连接程度越来越高，抬头显示 (HUD) 的未来正在迅速改变。特别是，增强现实AR-HUD已成为智能驾驶舱设计的核心要素，有助于通过驾驶辅助和安全功能提升整体驾驶体验。设计下一代 AR-HUD 时，需要牢记几项技术要点。

视场 (FOV) 和虚拟图像距离

视场可能是 AR-HUD 解决方案的最重要参数之一，因为它会直接影响驾驶员所看到的图像的尺寸。DLP4620S-Q1 DMD 等 DLP® 技术可实现 15 度以上的视场，可为驾驶员在多个车道上投影信息。

虚拟图像距离指示图像的投射距离，以及驾驶员能看到前方多远距离的投影图像。由于驾驶员需要提前知晓道路障碍等情况，这在车速较高时特别重要。更重要的是，更长的虚拟成像距离（大于7.5m）可以极大的减小因为驾驶员目光在HUD与实际场景图像聚焦切换时 (Convergence…

牵引逆变器是电动汽车 (EV) 中消耗电池电量的主要零部件，功率级别可达 150kW 或更高。牵引逆变器的效率和性能直接影响电动汽车单次充电后的行驶里程。因此，为了构建下一代牵引逆变器系统，业界广泛采用碳化硅 (SiC) 场效应晶体管 (FET) 来实现更高的可靠性、效率和功率密度。

图 1 所示的隔离式栅极驱动器集成电路 (IC) 提供从低电压到高电压（输入到输出）的电隔离，驱动逆变器每相的高边和低边功率模块，并监测和保护逆变器免受各种故障的影响。根据汽车安全完整性等级 (ASIL) 功能安全要求，栅极驱动器 IC 必须符合 ISO26262 标准，确保对单一故障和潜在故障的故障检测率分别为 ≥99% 和 ≥90%。

在本文中，我们将重点介绍实时可变栅极驱动强度的技术优势，这项新功能可让设计人员优化系统参数，例如效率（影响电动汽车行驶里程…

作者：John Griffith

作为汽车的电子控制装置，汽车车身控制模块（BCMs）可以控制与汽车舒适性、便利性和照明等相关的多种功能，包括门锁、车窗、警报声、关闭传感器、内饰和外饰照明、雨刮器和转向灯。如图1所示，BCM可以监控不同的驱动开关并根据相应的车内负载控制功率。

图1：BCM框图

通常，一款BCM会包含一个处理汽车12V电池量驱动器开关状态的微处理器。传统上采用电阻电容和二极管等分立式无源器件通过接口电路将信号连接至微处理器。您必须细心保护微处理器免受电池电压、静电放电(ESD)、瞬态和反向电池的影响。另外，您需要为偏置开关输入提供附聚电流并确保开关接触点状态良好。

图2所示的实际案例阐述了如何处理外部接地开关输入。电容C2分流ESD和瞬态能量；二极管D1阻止高压；电阻R4设置开关处的附聚电流；电阻R4与R8共同分压…

半导体技术如何改变汽车照明硬件设计线路图

自适应大灯系统|动态尾灯|个性化内饰照明|更亮、定制的水坑灯|透明车窗显示

汽车照明持续飞速发展。尽管LED光源可提高效率并具有独特的车辆风格，但原始设备制造商（OEM）现在正在实现新颖且有用的照明用例。在本技术文章中，我想重点介绍几种半导体技术，他们正在影响大灯、尾灯和内饰照明系统的路线图。

自适应大灯系统

自适应前灯系统和自适应远光大灯系统分别调整近光灯和远光灯的形状。尽管欧洲生产汽车都可使用自适应大灯，但美国汽车制造商无法使用这些高级灯。不过，这种情况可能很快就会改变。自适应系统使用大功率LED作为光源，这需要大功率LED驱动器来调节电流，并达到所需亮度。开关LED驱动器必须用于实现高效率，并实现用于热管理的两级功率处理拓扑。

第一级是升压稳压器。它管理变化较广的汽车输入电压…

关于汽车中的电动机应用，英国和法国已经制定了禁止内燃机（ICE）的限期，中国也在研究何时禁止内燃机车。沃尔沃已经宣布其新车将于2019年开始使用电动驱动。

本文将讨论强大的电动机，也就是牵引马达。它将在发动机推动车辆方面发挥日益重要的作用。但电动马达已经在许多其他汽车应用中占据主导地位。我们不妨来进行一个汽车的典型电机普查。

图 1：汽车中的电动机应用

现有的-和正在增加-的电机设备

“必须得有比手摇起动更好的方式来起动汽车”，至少你的曾祖父母是这么认为的。电动起动马达已经成为汽车的一部分。这些仍然是除牵引电机以外最强大的电动机。随着怠速停止技术和轻度混合动力汽车的出现，起动电机正在转变成启动发电机，并承担更多功能。在某些设计中，增强型起动马达可用于在停车后行驶中“爬行”，使起动马达和电动牵引马达之间的分界变得模糊。

挡风玻璃刮水器也许是现有汽车中最普遍的电动机应用的例子。每辆车至少有一个用于前雨刮器的雨刷电机…

随着电动汽车(EV)日益流行，消除驾驶员“里程焦虑”的同时让汽车更加经济实惠成为汽车制造商面临的挑战。这意味着需要降低电池组成本并提高其能量密度。电池中存储和消耗的每瓦时能量都对延长行驶里程至关重要。

要对系统中每节电池的充电状态或运行状况状态进行更加精确的估算，非常重要的一点是对电压、温度和电流进行准确测量。

电池管理系统(BMS)的主要功能是监测电池电压、电池组电压和电池组电流。图1a中的绿框显示的是由多个电池堆叠的电池组。电池监控单元包含多个检测电池电压和温度的电池监控器。

图1：传统的BMS架构(a)；具有智能电池接线盒(BJB)的BMS架构(b)

在图1a中，可以看到电池管理单元(BMU)。BMU通常包含一个微控制器(MCU)，用来管理电池组中的所有功能。灰色框中是BJB。它是具有大尺寸接触器的继电器箱或开关箱，用于将整个电池组连接到负载逆变器、电机甚至充电器。

图1a显示的是传统BMS。在此配置中…

基于雷达的传感器集成电路 (IC) 得益于其远距离探测能力、高运动灵敏度和隐私保护的特性，成为一种常用的传感技术。凭借其高精度，雷达传感器广泛的应用在在汽车和工业市场中，例如盲点检测、碰撞检测、人员存在和运动检测等应用。

近年来，60GHz 和 77GHz 雷达传感器取代了 24GHz 雷达传感器，具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸。60GHz 和 77GHz 雷达频段还支持了多种新的应用，例如车辆中的儿童存在检测和医院中的老年人跌倒检测。

尽管具有雷达传感的独特优势，但高性能 60GHz 和 77GHz 片上系统传感器以前在功耗预算紧张的应用中会受到限制。IWRL6432 和 AWRL6432 等新型雷达传感器因采用低功耗架构使得功耗更低，可以支持在工业、个人电子产品和汽车应用中使用雷达。低功耗雷达内置休眠模式和提供高效的运行占空比…

为了确保汽车符合目前对于安全性和高可靠性的要求，汽车行业要求原始设备制造商 (OEM) 执行100%的组装后自动视觉检查 (AVI)。在使用四方扁平无引线 (QFN) 封装的情况下，不太容易看到可焊接或外露引脚/端子，也就使你无法确认它们是否被成功地焊接在印刷电路板 (PCB) 上。封装边缘有用于端子、暴露在外的覆铜，这些覆铜很容易被氧化，这使得侧壁焊锡润湿很困难。

在使用QFN封装时，侧壁焊锡的覆盖率在50-90%之间。OEM一定会产生额外成本，其原因在于不正确组装故障所产生的问题，连同组装过程具有很明显的糟糕焊点而产生的真正故障。使用X光机来检查高质量、可靠焊点会进一步增加成本，或者根本就无法实现。

为了解决汽车和商用零配件制造商所使用的无引线封装中的侧面引线润湿问题，可润湿侧翼工艺被开发出来。这个工艺为可焊接性提供一个可视化指标，并且缩短了检查时间。采用DFN封装的TI LM53600-Q1和LM53601-Q1汽车DC…

随着混合动力汽车 (HEV) 和电动汽车 (EV) 的数量在全球范围内持续增长，汽车研发人员也在不断创新以保持优势。混合动力汽车/电动汽车动力总成系统差异化历来就是重点关注领域，而现如今，混合动力汽车/电动汽车热管理或加热、通风和空调 (HVAC) 系统差异化对于市场佼佼者而言亦是不容忽视的领域。热管理系统消耗的功率在混合动力汽车/电动汽车中排名第二（仅次于动力总成系统），会直接影响续航里程。

数十年来，内燃机 (ICE) 一直在为汽车及其 HVAC 系统提供动力。在混合动力汽车/电动汽车中，由于尺寸限制或不使用内燃机，需要额外引入两个元件，这些元件在 HVAC 系统中起着关键作用：

• 无刷直流 (BLDC) 电机是代替发动机使空调压缩机旋转的直流电机。
• 正温度系数 (PTC) 加热器或热泵代替发动机对冷却液进行加热。在使用热泵的情况下…

作者：Stefano Zanella

我对电动汽车的喜爱是显而易见的。我开全电动汽车已经有四年多的时间了，行驶里程有60000英里，大约100000公里。我选择电动汽车的原因有很多，不过归根结底是因为电动汽车真的很棒。它安静得出奇；它的加速性能无人能敌；也不需要更换机油；而且想去哪儿就去哪儿，根本不用考虑速度或时间对于行驶里程的影响。

从4节串联（微型混动汽车），到12-16节串联电池（轻度混合汽车），直到96节串联电池（电动和混动汽车），根据汽车技术规格的不同，会有一节或很多节并联电池。然而，从IC的角度出发，串联电池节的数量才是关键点，并联电池节数量可根据需要随意确定。电池管理系统 (BMS) 是驾驶员、汽车和电池之间的重要纽带。BMS包含监视和保护电池的电子元器件。我经常对这些电池管理电子元器件的性能感到好奇，特别是诸如bq76PL455A-Q1的电源管理IC的性能到底怎么样；实际上，正是这款器件使我的汽车能够正常行驶…

由车身电子装置与照明系统工程师Kevin Stauder合作编写

数十年来，内燃机（ICE）一直在为汽车以及暖通系统提供动力。随着汽车工业电气化进程的发展，越来越多具有小型内燃机的混合动力汽车（HEV）或完全无引擎的全电动汽车（EV）面市，暖通空调（HVAC）系统又将如何工作？

本白皮书中，我们将描述48 V、400 V或800 V HEV和EV中的新型加热和冷却控制模块。从那里，您将通过示例和系统图了解这些模块中独特的子系统。另外，我们将通过回顾这些子系统的功能解决方案来帮您规划实现方式。

阅读 “如何为混合动力汽车/电动汽车设计加热和冷却系统。”

电气化已为汽车动力系统创造了一个新的范例——无论该设计是混合动力汽车(HEV)还是电动汽车(EV)，总有新的设计难题要解决。在这篇技术文章中，我想要强调高压电流感应的一些主要挑战，并分享其他资源来帮助和简化您的设计过程。 

有关电流感应的介绍，请参阅我们的电子书“简化电流感应。” 

高电压、高电流：(>200 A或更常见的1,000 A)

高电压(≥400 V)全电动系统旨在降低驱动车辆的牵引系统的电流消耗。这需要隔离解决方案，以便“热”高压侧能够向“冷”侧（连接到低压≤5-V微控制器或其他电路）提供电流测量。由于I²R的功耗，当用分流电阻器测量时，高电流就会出现问题。 

如要在这些情况下使用分流器，意味着你必须选择低于100-µΩ的分流电阻器，但是这些电阻器往往比更为常见的毫欧级电阻器更大…

随着汽车电气系统中日益采用更小更智能的集成电路（IC），现在是开始在解决大家熟视无睹的问题的时候了：为什么我们仍然在天窗模块、车窗玻璃升降器、动力锁、后挡板升降器、记忆座椅、压缩机和泵中用继电器控制电机？当然，使用继电器进行设计便宜而且简单，但是，考虑到其有限的使用寿命和较大的解决方案尺寸，它们的功能对于现代电机应用而言似乎颇显笨重。对于安静、小而安全的解决方案，固态IC是汽车电机控制应用的最佳选择。

解决方案尺寸

我们来比较一下两种解决方案，如图1所示：典型的继电器解决方案和具有相同额定电压和电流的等效固态解决方案。

图1: 继电器解决方案与固态解决方案

针对解决方案尺寸，固态8mm×8mm方形扁平无引脚封装（QFN）加上两个双排封装N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）约占继电器解决方案电路板面积的三分之一。看z轴，整个固态解决方案大约9毫米高。或0.035英寸。如果要构建电机驱动器印刷电路板（PCB…

一款看似简单的设计，其实饱含数位工程师的心血和日日夜夜，这设计需经过千锤百炼、反复测评，才能够面市上线。TI Designs 参考设计库，诚意为您打造精典！欲查找更多参考设计？登陆TI Designs 参考设计库，就有您想要的设计！

TI Designs 设计库将会为您推出系列参考设计精选，包含工业、医疗、汽车电子、工厂自动化与控制、楼宇自动化、个人电子等各类应用，每周更新，千万不要错过哟！

现在，咱们就先来看看“汽车电子参考设计”的第1期有什么好的推荐吧！

了解更多，点击此处获取本参考设计的原文介绍。

设计概述

此设计是一个启动仿真器，它产生三种不同的启动脉冲以测试最高 50W 的汽车系统。微控制器根据编程曲线设置 2-15V 范围内的同步降压的输出电压。输出电流范围为 3.3-25A。它是一个完整的系统…

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现在，咱们就先来看看“汽车电子参考设计”的第2期有什么好的推荐吧！

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该参考设计可为汽车摄像头模块中的 Aptina AR0132 图像传感器提供紧凑型电源解决方案。该设计附带电源板和滤波板，电源板上带有两个同步降压稳压器，可提供 1.8V 和 2.8V 输出。

设计系统框图（点击此处下载完整框图）

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设计特性…

无论是酷暑还是寒冬，利用汽车加热冷却系统，乘客始终可以享受到舒适的车内环境。在不同类别的车辆中，这些暖通空调（HVAC）系统的复杂性和自动化程度也各不相同。经济型汽车可能需要驾驶员手动旋转旋钮来控制温度，而在高端车辆中，则可以通过传感器同时自动控制车内的温度以及空气的湿度和质量。

空气流动

无论何种类别的车辆，汽车HVAC系统都会交换空气，并在此过程中改变其温度、湿度和质量。

我们来看一下空气流动的原理。空气可以从车厢外部或内部吸入系统。也可以通过蒸发器或换热器进入HVAC系统进行调节；调节空气分布在整个车厢内，让乘客脚部保暖、防止挡风玻璃起雾。

空气流动的途径有很多种：从外部到蒸发器再到挡风玻璃，或从内部到热交换器再到车厢底部的通风口。那么HVAC系统是如何控制空气流动的方式呢？

图1是HVAC系统的侧视图。关键组件用数字标记，箭头指示空气流动的方向。图1中的部件4至8所示为风门执行器。橙色虚线表示风门移动的区域…

旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机…

在写字楼、工厂车间和汽车中，软件正逐步取代机械部件和固定电路。例如，使用智能锁取代机械锁后，用户可以通过手机应用程序对智能锁进行控制，同时制造商可通过软件更新、改进或校正智能锁的功能。在这种趋势下，人们对存储器的要求不断提高，这一挑战不容忽视。

在常嵌入闪存存储器的微控制器 (MCU) 中，存储器的容量也在快速增加。除了宏观趋势外，MCU 中的一些特定发展趋势（包括更高的计算带宽、功能集成以及包含额外的大型通信栈）也决定了需要更大容量的闪存。当出现无线更新的需求时，由于原始图像和备份图像都需要存储，上述的这些需求自然会加倍。

面对存储器容量增加的压力，许多设计人员产生了“存储器焦虑”：担心片上存储器不够用。而且从可扩展性和成本而言，人们对存储器需求的快速增长都是不可持续的。

解决上述问题的一种方法是，使用外部闪存 MCU…

当你驾车在很小的行驶范围内穿越多个主要气候带时，你需要感谢汽车工程师们所做的工作。以加州为例，死谷的温度会达到+55°C，而几小时后，当你行驶到莫诺县时，温度会低至-35°C。你可以想一想，为了能够应对这些很大的温度变化，你的车和车内的电子元器件一定要在耐热性方面表现出色—最常见的就是车体内部的极端工作条件以及引擎盖下的应用。

毫无疑问，汽车行业越来越需要符合AEC-Q100标准的集成电路 (IC) 组件所具有的可靠性。一整天都处于阳光照射下的电子后视镜或微型、密封摄像头模块也许需要高达125°C的AEC-Q100 1 级组件。引擎盖下的引擎控制单元越来越需要0级组件，它可以在高达150°C的环境中额定运行1000小时—甚至有时候这还远远不够。如果说有一个组件必须在这些极端温度环境中保持准确性，才能保护系统不受影响的话，那这个组件绝对是温度传感器。准确的温度信息使得处理器能够对系统进行温度补偿…

近年来“车联网”概念的热度一直都居高不下。说起车联网，当然就不得不提车载以太网以及车联网的核心组成部分之一---T-BOX！

本文将会从车载以太网100BASE…

随着我的家庭用旅行车逐渐发展为一个家庭影院，我需要更多的USB端口。我至少需要为前排乘客准备两个USB端口，不过我也想让后排乘客能够将不同内容（音乐、视频）上传给车用音响。目前某些汽车为第二排和第三排乘客准备了USB充电端口，使这些乘客能在座位上欣赏音乐、视频。然而，在不久的将来，我希望也能够从这些位置上接收数据。

不过，事实证明，我的这些愿望实现起来还很困难。目前的集线器在很长的距离上转接数据信号，不过它们不能实现常见的智能手机所要求的USB如影随形 (OTG) 或与之相似的技术。USB兼容集线器设计人员试图找到一个替代方法来避开这一功能性欠缺的问题时，会遇到很大的难题。设计人员能够使用开关来将上行端口翻转为下行端口，不过这会对信号完整性产生负面影响。

这一挑战已经催生出对于全新双向转接驱动器的需要。一个双向转接驱动器必须实时分析信号、确定主机和器件端、确定数据方向，并且补偿信号损失。这一功能既需要模拟技术，也需要数字技术…