一文了解納芯微新能源汽車傳感器解決方案

針對(duì)新能源汽車這一重要市場(chǎng)領(lǐng)域，納芯微豐富的傳感器產(chǎn)品為汽車電子解決方案賦能，其中包括新能源三電系統(tǒng)中的磁電流傳感器、熱管理系統(tǒng)磁角度傳感器、BMS系統(tǒng)中的MEMS壓力傳感器，還有用于混動(dòng)車及傳統(tǒng)燃油車的各種類型MEMS壓力傳感器、油壓測(cè)量傳感器及信號(hào)調(diào)理芯片等。

圖1：新能源汽車中的納芯微傳感器解決方案

新能源車三電系統(tǒng)磁電流傳感器

磁電流傳感器主要用于汽車三電系統(tǒng)，OBC/DCDC使用的是霍爾電流傳感器，通過對(duì)OBC輸入側(cè)PFC端及DCDC高壓輸出端進(jìn)行電流采樣，實(shí)現(xiàn)電流反饋及過流保護(hù)功能。其檢測(cè)電流一般為幾十安，采樣延時(shí)要求3μs以內(nèi)，采樣精度在3%左右。這種應(yīng)用通常使用寬體SOIC-16腳貼片霍爾電流傳感器。

與之不同，在電驅(qū)系統(tǒng)當(dāng)中，電流通常高達(dá)數(shù)百安，所以要使用線性霍爾電流傳感器或由線性霍爾傳感器模塊。納芯微有貼片無磁芯線性霍爾電流傳感器NSM2020和線性霍爾電流傳感器NSM203x系列，下一代產(chǎn)品也在研發(fā)中。

NSM201x有五個(gè)型號(hào)，其中偶數(shù)結(jié)尾的NSM2012和NSM2016是8腳封裝，奇數(shù)結(jié)尾的NSM2011、NSM2013和NSM2015是16腳封裝。其區(qū)別在于，NSM2012不帶過流保護(hù)輸出引腳，支持比例輸出和固定輸出。

NSM2016支持過流保護(hù)輸出和固定輸出；NSM2011支持比例輸出，但不支持過流保護(hù)輸出；NSM2013支持固定輸出，不支持過流保護(hù)；NSM2015同時(shí)支持固定輸出和過流保護(hù)輸出。

OBC中主要使用16腳封裝芯片，也就是NSM2011和NSM2015。NSM2011、NSM2011是寬體16腳封裝貼片霍爾電流傳感器，測(cè)量范圍從20A到100A，支持3.3V或5V供電，帶寬為240kHz，延時(shí)2.2μs。由于進(jìn)行了溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)和出廠前校正，芯片可在全溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)2%的測(cè)量精度，完全滿足OBC對(duì)傳感器的要求；芯片滿足5000V絕緣電壓和1550V基本絕緣工作電壓。

圖2：NSM2011貼片霍爾電流傳感器

相比之下，NSM2015帶寬為320kHz，延時(shí)低至1.5μs，同樣是全溫范圍2%測(cè)量精度，耐壓和可靠性與NSM2011一樣。不同的是，NSM2015還支持過流保護(hù)輸出，且支持用戶過流點(diǎn)配置。NSM2011和NSM2015都兼容市場(chǎng)上主流的競(jìng)爭(zhēng)型號(hào)。

圖3：NSM2015霍爾電流傳感器

NSM203x系列霍爾電流傳感器包括NSM2031、NSM2031F、NSM2032和NSM2033，其中NSM2031與NSM2031F支持240kHz帶寬和2.2μs延時(shí)，具有0.5至15mV/G動(dòng)態(tài)范圍OTP編程功能，NSM2031F支持過流保護(hù)輸出，NSM2032與NSM2033支持400kHz帶寬和1.8us延時(shí)，從OTP升級(jí)到了MTP編程提高了靈活性，有助于客戶提高批量生產(chǎn)良率。NSM203x系列采用TO94直腳及折腳封裝；NSM2032支持參考電壓輸出，NSM2033支持過流保護(hù)輸出。

圖4：NSM2031線性霍爾電流傳感器

圖5：NSM2033霍爾電流傳感器

NSM2020的參數(shù)和NSM2033相似，但采用的是TSSOP8封裝，更方便主機(jī)廠集成電流采樣功能，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并優(yōu)化整體成本。由于納芯微采用檢測(cè)垂直方向磁場(chǎng)的方法，芯片對(duì)共模磁場(chǎng)具有強(qiáng)抑制能力，無需加屏蔽罩即可實(shí)現(xiàn)高精度電流檢測(cè)。

圖6：NSM2020線性霍爾電流傳感器

針對(duì)以上的車規(guī)級(jí)磁電流傳感器，納芯微都可以提供車規(guī)AEC-Q100測(cè)試報(bào)告，PPAP文件及安規(guī)認(rèn)證證書。

熱管理系統(tǒng)角度傳感器

新能源車的熱管理系統(tǒng)需要使用水泵和水閥，用來平衡不同模塊和組件之間的溫度。針對(duì)熱管理系統(tǒng)，納芯微開發(fā)了系統(tǒng)解決方案，包括水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)SoC、水閥反饋角度傳感器，以及BLDC電機(jī)換相磁開關(guān)。

NSM301x是基于霍爾原理的系列芯片，采用四霍爾盤角度檢測(cè)原理，配合Cordic角度解算完成角度測(cè)量；MTP支持零點(diǎn)輸出數(shù)據(jù)配置、4段線性標(biāo)定等，校正后輸出角度精度可達(dá)1度，甚至低至0.2度。NSM301x輸出形式多樣，包括模擬、PWM、3線SPI、UVW等等。目前該系列傳感器芯片已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。

BMS系統(tǒng)MEMS壓力傳感器

針對(duì)汽車BMS系統(tǒng)（電池管理系統(tǒng)）的熱失控問題，納芯微推出了MEMS壓力傳感器，用于熱失控早期的壓力檢測(cè)。NSPASx系列MEMS壓力傳感器支持10至400kPa測(cè)量范圍，精度優(yōu)于±1%。

NSPASx系列MEMS壓力傳感器還可用于汽車座椅中的氣囊氣壓檢測(cè)，提高乘客的座椅舒適度;以及真空助力剎車系統(tǒng)中真空泵的真空度檢測(cè)。

混動(dòng)/燃油車動(dòng)力總成與燃油供給傳感器

不同于純新能源汽車，混動(dòng)車輛保持了原有的燃油車設(shè)計(jì)。納芯微提供各種類型MEMS壓力傳感器、油壓測(cè)量傳感器及信號(hào)調(diào)理芯片，而且這些傳感器可以根據(jù)型號(hào)和適用場(chǎng)景PIN TO PIN兼容市面上其他解決方案。

此外，納芯微針對(duì)電阻式和電容式壓力傳感器信號(hào)調(diào)理ASIC也制定了完整的產(chǎn)品路線圖，以不同系列產(chǎn)品支持不同輸出類型，包括模擬輸出、SENT、LIN總線輸出，以滿足不同的客戶需求。