LIN總線及其對(duì)環(huán)保汽車的貢獻(xiàn)
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高集成度器件顯著節(jié)省油耗
通過高集成度引入智能化的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) (slave ctuator)，其好處是顯而易見的。根據(jù)對(duì)汽車油耗的研究顯示，每增加100W的電氣負(fù)載，便會(huì)使百公里油耗增加0.1升，而這相當(dāng)于每百公里多排放25克CO2 。從已規(guī)劃的排放限制來看，這是個(gè)不小的數(shù)值。我們還可以從更實(shí)際的角度做出評(píng)價(jià)，按照歐洲已規(guī)劃的汽車稅改革法 (新法令將對(duì)新增車輛，以及車輛本身的油耗征稅)，對(duì)于一輛每年行駛15000公里的車輛，每排放1克CO2的稅金估計(jì)達(dá)到170歐元左右；換句話說，百公里油耗每增加 0.1升，每年稅金就將增加425歐元。此外，對(duì)車重也可作同樣的計(jì)算，可按車重每減少50公斤，百公里油耗減少0.1升來計(jì)算。
專為汽車配備成本優(yōu)化的LIN總線和高集成度的系統(tǒng)級(jí)封裝IC，就可讓汽車中所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅在需要時(shí)才工作，從而大幅提高燃油的使用效率。在不工作模式下，電流消耗可降低至僅數(shù)微安培。
高集成度的實(shí)現(xiàn)方案 ---- 多芯片模塊 (MCM)
如何實(shí)現(xiàn)微控制器、監(jiān)視器、電壓調(diào)節(jié)器和收發(fā)器的高度集成呢？總的來說，有兩種方法。一是在單一芯片上實(shí)現(xiàn)集成，即單芯片集成；二是將兩塊裸片組合成一個(gè)所謂的多芯片模塊 (MCM) 中。乍一看，單芯片集成似乎更好，可實(shí)現(xiàn)更小的封裝尺寸。
但事實(shí)并非如此，假設(shè)你打算將采用高壓 BCDMOS 技術(shù)來把微控制器、LIN 收發(fā)器和電壓調(diào)節(jié)器集成在一塊芯片上，除了技術(shù)劣勢(shì)外，由于芯片表面積顯著增大而導(dǎo)致的成本上升，還抵銷了單芯片集成的好處。
而且，這種單芯片解決方案還存在問題，因?yàn)槠囍圃焐虒?duì)在惡劣環(huán)境下行車時(shí)數(shù)據(jù)傳輸所需的ESD保護(hù)能力及抗干擾能力的要求越來越嚴(yán)格，而這種解決方案是無法滿足的。
DPI測(cè)試
如上所述，汽車制造商要求器件符合目前的LIN標(biāo)準(zhǔn)，并成功地通過系統(tǒng)及組件級(jí)的專門EMC測(cè)試，作為一個(gè)附加措施。在這方面，基于氧化物隔離的技術(shù)明顯優(yōu)于體效應(yīng)技術(shù)。直接功率注入測(cè)試 (Direct Power Injection, DPI) 通過在 LIN 引腳上的直接耦合，測(cè)量 RF輻射能量，結(jié)果清楚顯示，由于采用了 SOI 技術(shù)，因而不存在寄生晶體管被激活的可控硅行為。相比使用傳統(tǒng)技術(shù)的收發(fā)器，愛特梅爾采用 SOI 技術(shù)的LIN收發(fā)器在34 dBm的測(cè)試極限下未出現(xiàn)任何故障。
低電流微控制器
對(duì)于微控制器內(nèi)核，要求則截然不同，電流消耗要盡可能低，即應(yīng)當(dāng)采用盡可能小的結(jié)構(gòu)和盡可能低的電平。此外，必須支持各種不同容量的存儲(chǔ)器技術(shù) (如EEPORM、閃存或SRAM) 和各種外設(shè) (如定時(shí)器、USART、ADC等)。如果需要根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行電流消耗優(yōu)化，智能節(jié)電模式和執(zhí)行時(shí)間短則是基本的要求。
除了這些要求外，諸如芯片上調(diào)試，或硬件級(jí)集成的 LIN UART 之類的功能也是 LIN節(jié)點(diǎn)開發(fā)不可分割的部分。尤其是硬件實(shí)現(xiàn)的 LIN 協(xié)議，不僅可將簡(jiǎn)化的開發(fā)工藝用于模塊，而且還能顯著降低成本，因?yàn)?IC 制造商已經(jīng)完成了協(xié)議認(rèn)證，而且所需的存儲(chǔ)器和系統(tǒng)資源也更少。
QFN封裝
要取得最佳的成本優(yōu)化效果，應(yīng)當(dāng)采用最適合相應(yīng)要求的技術(shù)。請(qǐng)記住，就SiP技術(shù)而言，在系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片的高壓要求和微控制器的超低功耗/高速性能要求之間可以畫出一條清楚的界線。為了進(jìn)一步優(yōu)化，必須采用QFN封裝。一方面，這種封裝可為容納兩塊裸片提供盡可能大的表面；另一方面，QRN封裝所占的線路板面積最小。例如32管腳QFN封裝的占位空間小于SO8封裝，因而使到可用芯片空間增加一倍。除了占位空間小，QFN封裝還有一個(gè)決定性優(yōu)勢(shì)，即熱阻低，Rthjc10 k/W，相應(yīng)地散熱也就良好。此外，其安裝兩塊芯片的銅條也在背面起到大面積散熱體的作用，如將該銅條焊接在相應(yīng)的電路板上，熱阻便可下降到35 k/W以下。
單一IC中實(shí)現(xiàn)完整的LIN節(jié)點(diǎn)
愛特梅爾最新的第二代系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP) 器件 (ATA6612 和ATA6613) 不僅具有8位AVR微控制器 (ATmega88 或ATmega168)，而且還包含一個(gè)LIN SBC，提供了整個(gè)系統(tǒng)所需的功能如LIN收發(fā)器、5V電壓調(diào)節(jié)器和監(jiān)視器。
采用這種 SiP 組件，只需一塊芯片構(gòu)就可構(gòu)建一個(gè)完整的LIN節(jié)點(diǎn) (參見圖3)，而且占用最小的空間。SiP IC具有與單一器件相同的抗ESD/EMC能力和散熱能力。
更進(jìn)一步的SiP 解決方案正在開發(fā)之中，如擴(kuò)展閃存 (32和64KB) 版本，或帶有其它(除電源、監(jiān)視器、LIN收發(fā)器等基本功能之外) 高級(jí)功能的版本。
評(píng)論