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作者：John Griffith，TI公司 作為汽車的電子控制裝置，汽車車身控制模塊（BCM）可以控制與汽車舒適性、便利性和照明等相關(guān)的多種功能，包括門鎖、車窗、警報聲、關(guān)閉傳感器、內(nèi)飾和外飾照明、雨刮器和轉(zhuǎn)向燈。如圖1所示，BCM可以監(jiān)控不同的驅(qū)動開關(guān)并根據(jù)相應(yīng)的車內(nèi)負載控制功率。 
圖1：BCM框圖 通常，一款BCM會包含一個處理汽車12V電池量驅(qū)動器開關(guān)狀態(tài)的微處理器。傳統(tǒng)上采用電阻電容和二極管等分立式無源器件通過接口電路將信號連接至微處理器。您必須細心保護微處理器免受電池電壓、靜電放電(ESD)、瞬態(tài)和反向電池的影響。另外，您需要為偏置開關(guān)輸入提供附聚電流并確保開關(guān)接觸點狀態(tài)良好。 圖2所示的實際案例闡述了如何處理外部接地開關(guān)輸入。電容C2分流ESD和瞬態(tài)能量；二極管D1阻止高壓；電阻R4設(shè)置開關(guān)處的附聚電流；電阻R4與R8共同分壓；電阻R1通過R3、晶體管Q1和Q2、電容C1以及通用的輸入/輸出(GPIO)引腳啟用或禁用附聚電流。
圖2：分立附聚電流結(jié)構(gòu)圖 該分立方法具有三則注意事項： • 微控制器以及微控制器電源電壓必須保持活躍才能使附聚電流處于激活狀態(tài)。這會嚴重影響模塊在低功耗（切斷）模式下消耗的電流最小值。 • 本解決方案需要大量的無源器件，如：用于制造附聚電流的晶體管和電阻、以及適用于每個開關(guān)輸入的二極管、電阻和電容等。這導(dǎo)致整個解決方案的尺寸變大。 • 附聚電流將隨著電池電壓變化；比如如果電池電壓下降30%，附聚電流也會下降30%。 多開關(guān)檢測接口(MSDI)是一種可以處理各種問題的設(shè)備，可以匯集電池連接和接地連接的開關(guān)狀態(tài)信息，并通過串行外設(shè)接口(SPI)對微處理器進行通訊支持。 實現(xiàn)尺寸更小、空間利用率更高解決方案的特點 MSDI設(shè)備集成了可調(diào)節(jié)的附聚電流，能夠控制電池連接及接地連接的外部開關(guān)輸入灌電流和拉電流。由于這些電流由內(nèi)部設(shè)備監(jiān)測控制，因此它們與大范圍的電池輸入電壓保持一致。MSDI開關(guān)輸入還專為處理負載突降和反向電池電壓而設(shè)計，減少對分立阻塞二極管和附聚電流元件的需求，從而更多地節(jié)省電路板區(qū)域和成本。如圖2所示，分立的24通道解決方案使用了75個電阻，25個電容，24個二極管和2個外部晶體管。相較之下，TI的TIC12400-Q1多開關(guān)檢測接口(MSDI)僅使用24個IO引腳電容、5個去耦電容、用于中斷輸出的單個電阻以及單個的MSDI設(shè)備。 圖3一對一比較了用于處理開關(guān)輸入的分立附聚電流、反向阻斷和ESD的解決方案尺寸與汽車多開關(guān)檢測接口參考設(shè)計中利用包含全部所需外部電路的TIC12400-Q1設(shè)備部分的尺寸。目前，具有MSDI參考設(shè)計的兩層電路板總解決方案的尺寸為17.5mmX18.8mm。
圖3：TIC12400-Q1解決方案尺寸 實現(xiàn)更高效率更低功耗模式的特點 正如上面提到的，為監(jiān)控低功耗模式下的外部開關(guān)，需要使微處理器保持通電狀態(tài)且處于激活狀態(tài)。這意味著微處理控制器的穩(wěn)壓器也必須時刻保持激活狀態(tài)。這導(dǎo)致在低功耗模式下全系統(tǒng)具有更高的靜態(tài)電流。 MSDI設(shè)備直接使用汽車的電池量，而且其具有的集成式低功耗輪詢模式使其能監(jiān)控用戶所選的開關(guān)觸點。比如：TIC12400-Q1具有低功耗輪詢模式和一個高壓開漏中斷輸出引腳，可以使穩(wěn)壓器關(guān)注開關(guān)狀態(tài)的變化。這意味著您可以關(guān)閉模塊中的其它電路，實現(xiàn)超低功耗睡眠模式，從而滿足原始設(shè)備制造商(OEM)對睡眠模式日漸嚴苛的要求。 圖4顯示TIC12400-Q1處于低功耗輪詢模式時的示波器屏幕截圖。信道1顯示開路開關(guān)觸點的電壓，而信道2顯示設(shè)備的電流消耗。
圖4：具有開關(guān)監(jiān)控功能的低功耗輪詢模式 如您如見，該設(shè)備在等待開關(guān)觸點更改狀態(tài)時可以啟用附聚電流、監(jiān)控輸入電壓并重復(fù)地返回至低功耗模式。由于模塊中的所有其它電路被禁用，導(dǎo)致該模塊的平均電流更低。 隨著BCM的功能逐年增多，如具有內(nèi)置的附聚電流、反向阻斷和ESD保護MSDI等智能設(shè)備的附加功能將幫助實現(xiàn)更小的開關(guān)觸點監(jiān)控解決方案。另外，由于低功耗模式對電流消耗的要求越來越高，內(nèi)置低功耗輪詢模式的TIC12400-Q1使全系統(tǒng)功率節(jié)省高達98％。 |
