纳芯微高集成单芯片SoC如何高效智能控制车载步进电机?

Release time:2024-08-01
author:AMEYA360
source:纳芯微电子
reading:724

  随着现代汽车电子技术的快速发展,步进电机作为一种精确且可靠的执行元件,在汽车电子系统中的应用日益广泛。为了实现车载步进电机应用的精确控制,纳芯微推出了集成LIN和MOSFET功率级的单芯片车用小电机驱动SoC——NSUC1610,可以帮助客户实现安全可靠的车载电机控制。

  本文将结合步进电机的结构与驱动方法,重点介绍基于NSUC1610的步进电机控制原理及其实际应用

  步进电机结构及其驱动方法

  与人们熟知的大部分电机一样,步进电机的结构也是由定子和转子组成。转子由轴承、铁芯、磁钢等构成。转子铁芯带有齿轮,是步进电机单部步距的行程;定子是由铁芯、定子绕组和支撑结构构成。

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  步进电机结构

  根据绕组方式,步进电机主要分为两大类:一类是单极性步进电机,它是由带中心抽头(公共线)的单绕组组成,其电流均由1、2、3、4四根线的相线流入中心抽头公共线,因此电流方向是单向的。另一类是双极性步进电机,由没有中心抽头的绕组构成,其电流方向是双向的。

纳芯微高集成单芯片SoC如何高效智能控制车载步进电机?

  步进电机的分类

纳芯微高集成单芯片SoC如何高效智能控制车载步进电机?

  单极性步进全步运转示意图

  单极性步进电机和双极性步进电机的驱动方式不尽相同,上图中单极性步进电机的A、B、C、D分别是两相四线,5为抽头的公共线。在驱动电机全步运行时,步骤如下:

  第一步:

  A相通电,B、C、D相不通电,A相产生磁场,且磁极是S极,吸引转子的N极;

  第二步:

  A、B相全部通电且电流相同,产生相同的磁极,两个S极磁场矢量合成,吸引转子向A、B相之间旋转;

  第三步:

  B相通电,A相断电,B相产生磁场,且磁极是S极,吸引转子的N极;

  第四步:

  B、C相通电且电流相等产生相同的磁性,两个S极磁场矢量合成,即可吸引转子向BC相之间旋转。

  依次类推五六七八步,使整个步进电机旋转起来。

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  双极性步进全步运转示意图

  双极性步进电机的驱动是直接驱动A+、A-、B+、B-两相四根线来实现运转的。步骤如下:

  第一步:

  A相通电,B相不通电,A相产生磁场且A+磁极是S极,A-磁极是N极,吸引转子的N极至A+,S极至A-;

  第二步:

  A、B相全部通电且电流相同,产生相同的磁极,两个S极的N极磁场矢量合成,吸引转子N极向A+、B+相之间旋转;

  第三步:

  B相通电,A相断电,B相产生磁场且磁极是S极,吸引转子的N极至B+;

  第四步:

  B相通电,A相断电且电流相等,产生相同磁性,两个S极磁场矢量合成,吸引转子N极,向B+、A-相之间旋转。

  依此类推五六七八步,整个步进电机便旋转起来。

  基于NSUC1610的步进电机控制

  纳芯微NSUC1610采用数字恒流控制技术,由PWM 100%控制每个周期的电流输出,实现对输出电流的精确调节。这意味着,在输出电流未达到设定电流值之前,PWM输出on,一旦达到设定电流值便输出off;如果在输出off之后的输出电流低于设定值,就会在下一个周期重新输出高电平,继续增加输出电流,以便在PWM输出off时使电流及时衰减至设定值。

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  硬件电流控制

  NSUC1610的电流控制采用三种衰减方式,以适应不同类型和需求的步进电机。第一种是慢衰减(slow decay)方式,打开电流输出时,上桥臂输出PWM波,下桥臂输出常高;关闭电流时,关闭上桥臂,下桥臂保持常高,通过MOSFET的体二极管实现泄放。这种方式是将电流的电能转化为热能,但泄放能力有限。

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  异步慢衰减

  第二种是快衰减(fast decay)方式,打开电流输出时,上下桥臂均输出PWM波;关闭电流输出时,通过打开反向的上下桥臂,直接将能量泄放至电源充电,此时泄放能力较大。

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  同步快速衰减

  第三种是混合衰减(mix decay)方式,它结合了前两种方式,一段时间采用慢衰减方式,一段时间采用快衰减方式,并调控两者的时间比例。

  至于具体采用哪一种衰减方式来衰减电流,需要根据电机的电感参数及电机的转速等合理选择。

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  混合衰减

  在采用NSUC1610驱动双极性步进电机时,只需将电机的A+、A-、B+、B-四根线直接与MOUT0、MOUT1、MOUT2、MOUT3相连,VSS、ISNS管脚直接接地,外围电路只需加一些必要的电容、电阻及二极管等被动元件,即可实现用单芯片控制双极性步进电机,同时还可以实现与LIN主机的通信,大大地提高系统的集成度和可靠性。

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  基于NSUC1610的步进电机图

  从步进电机的驱动原理来看,通过给电机的两相通上交流电流即可使电机旋转。实际上,这是比较粗糙的步进电机控制方式,这种控制方式产生的电流突变点较多,转距不恒定,旋转也就不太平顺。

  为了让电机较为平顺丝滑地旋转,通常采用微步驱动方式。微步驱动方式不同于全步驱动方式,它是在8步全步中去掉了4步,插入了中间点临界电流,即0电流。通过不断类推,不断插入中间电流,即可减小电流突变,细化电机的电流变化,使之接近正弦,从而实现微步。微步的目标是产生A、B相位差90°的正弦电流。

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  微步原理

  NSUC1610利用数字恒流控制实现了微步正弦电流控制,具体实现原理是采用比较器恒流控制。方法是在正端接入一个桥臂电流采样信号,负端接入一个DAC输出电压信号,在每一个微步控制期间触发固定的DAC输出。

  如果桥臂电流信号大于DAC,则打开相应的桥臂输出;如果桥臂电流小于DAC值,则关闭相应的桥臂输出,这样即可实现每一个微步期间的闭环恒流控制。在整个步进区间中,根据正弦公式改变DAC输出,即可实现电流信号的正弦输出,从而实现步进电机的微步控制。

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  步进电机微步电流控制

  在电机旋转过程中,会出现一定概率的堵转而导致电机失步。为了检测电机是否出现堵转失步,可以通过测量电机的反电动势来判定。由于电机的反电动势与其转速成正比,因此需要为测量到的反电动势设定一个合理的阈值,小于设定阈值即可认为电机出现了失步。

  在整个电流控制区间,电机的反电动势大部分是不可测量的。只有当电流为0,桥臂没有导通驱动电机时,测量的两个桥臂电压才是真实反电动势。

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  步进电机失速检测

  电机的启动和停止时速度为0,如果直接满速启动或停止,那么电机的启停就会很突然,出现不平顺。为了实现较为平缓的速度控制,可以采用梯形加减速的方式实现位置控制。由于速度控制的曲线是梯形,位移曲线就是S型。从图中可以看到,电流波形在加速减速阶段较为稀疏,而在匀速阶段较为密集。一般步进电机停止前,会有一段大的稳定电流,旨在防止电机转到目标位置时出现过冲;接着进入hold状态,利用一个小的hold电流可使扭矩保持不变。

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  步进电机位置控制

  更高效智能的车载步进电机控制

  通过采用数字恒流控制技术,NSUC1610实现了对步进电机电流的精确调节,以适应不同类型和需求的步进电机。NSUC1610还支持微步驱动方式,使步进电机的旋转更加平顺丝滑。


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纳芯微:使用高可靠性隔离放大器NSI1400x进行电流采样电路设计
  在高压工业应用场景中,隔离采样技术能够保护低压电路免受高压电源电路故障的影响,同时确保不同电压域之间维持通信,从而显著提高系统可靠性。  NSI1400是一款基于纳芯微电容隔离技术的高性能隔离放大器,其输出与输入相互隔离。该产品已广泛应用于分流电流监测、电机驱动、不间断电源、光伏逆变器等多个领域。为了帮助客户简化设计流程,本应用指南介绍了如何根据客户的电流采样需求使用NSI1400。  1. 典型应用电路  NSI1400隔离放大器非常适合用于高压应用场景中的分流电阻式电流采样,比如电机驱动。典型的应用电路如图1所示。  分流电阻Rsense两端的电压通过RC滤波器(RFLT和CFLT)施加到NSI1400的差分输入端。为了实现输入开关电容电路的电荷缓冲(参见2.1节“采用开关电容电路的模拟输入”了解更多详细信息),必须增加大于330pF的滤波电容,并确保其位置尽可能靠近NSI1400,以提升在高噪声应用场景中的性能。  隔离放大器的差分输出通过基于运算放大器的电路转换为单端模拟输出。建议在OUTP和OUTN引脚上添加大于1kΩ的电阻,以防止输出过流。模数转换器(ADC)通常在后端接收这个单端模拟输出信号,并将其转换为数字信号,以便控制器进行处理。  2. 输入调理电路  在NSI1400的应用中,如果输出误差(比如,增益误差或输入失调电压)异常地超出数据表规定的规格,这可能归咎于输入调理电路设计不当。本节将根据NSI1400的开关电容模拟输入电路和抗混叠原理,介绍NSI1400应用的推荐输入调理电路。  2.1 采用开关电容电路的模拟输入  作为NSI1200/NSI1300的迭代升级产品,NSI1400在输入架构方面进行了优化,旨在减少由输入偏置电流引起的采样误差。然而,这种架构变化对输入滤波电容的选择提出了新的要求(建议大于330pF)。如果设计不当,可能会导致采样误差增加。为了更好地帮助客户理解,下面将详细解释NSI1400的输入架构。  NSI1400的模拟输入是基于二阶Σ-Δ调制器的开关电容电路。模拟输入的等效电路如图2所示。内部电容CIND通过周期性开关动作以12MHz的内部时钟频率fCLK连续充放电,实现输入信号数字化。在充电阶段,S1闭合,S2断开,CIND充电至输入差分电压。在放电阶段,S1断开,S2闭合,CIND放电至GND1+0.9V的电压水平。根据等效电路,可以按下面的公式计算输入电阻RIND:  当电容性负载切换到输入端时,由于电荷重新分配,输入信号幅度会暂时下降。输入源尝试纠正这种情形,同时由于较长输入线路表现出类似电感的特性,这个过程中可能会出现过度振铃现象。为了解决这个问题,每个输入端增加外部电容器可以帮助提供采样过程中产生的电流尖峰。选用容量大于330pF的外部电容器(图1所示CFLT,也作为滤波电容)是提高瞬态电荷供应能力的一种方法。输入电容器应尽可能靠近NSI1400放置,以抑制振荡并确保采样精度。  2.2 抗混叠原理  采样系统能够以高精度处理的最高频率信号称为其奈奎斯特极限。采样率必须大于或等于输入信号最高频率的两倍。如果输入信号频率超过奈奎斯特频率,通带中会产生冗余或有害信号,这种现象称为混叠。图3阐明了信号混叠机制。例如,采样率fs为1MHz,采样信号带宽为fs的一半,即500kHz(奈奎斯特频率)。在采样过程中,频率为fin(fin>fs/2)的输入信号会镜像至通带中,成为频率为fs-fin的错误混叠信号。在实际应用场景中,通常设置更高的采样率,以提供一定的裕量并减少滤波需求。  除了满足输入信号频率低于奈奎斯特极限的要求,采样系统的输入信号通常包含频率超过奈奎斯特频率的高频噪声。这些噪声会混叠到通带成为干扰信号。因此,需要在采样系统输入端设置抗混叠滤波器,从而在采样前滤除高频噪声,避免噪声混叠。选择的滤波器应考虑截止频率可以消除采样输入的高频噪声或至少将其衰减至不会对采样信号产生明显影响的程度。  NSI1400是一个采样频率为12MHz的采样系统。为了防止混叠到通带内的高频噪声,抗混叠滤波器的截止频率不超过6MHz。  2.3 输入滤波器设计  NSI1400的输入调理滤波器设计考虑了电荷缓冲需求、抗混叠、输入信号频率和系统带宽等因素,如图1所示。  为了满足输入开关电容电路的电荷缓冲需求,滤波电容器的容量需大于330pF。表1列出了在不同输入滤波电容条件下,NSI1400的增益误差测量结果。根据规格书指标,增益误差在±0.3%以内。因此,需要选择容量大于330pF的滤波电容器,而容量大于1nF的滤波电容器更佳。  针对存在高频干扰应用的抗混叠需求,抗混叠滤波器的截止频率不超过6MHz,如第2.2节所示。  位于INN和INP引脚之间的电容器用于滤除差分噪声,称为差分电容器Cdiff。位于INN/INP引脚与GND1之间的电容器用于滤除共模噪声,称为共模电容器Ccm。为了减少不同输入引脚的共模电容误差影响,建议Cdiff值至少是Ccm值的10倍。这可以防止由于元件容差导致共模噪声被转换为差分噪声。如果系统的共模噪声在可接受范围内,则无需设置Ccm。客户可以根据自身需求调整滤波器的设计。共模噪声滤波器和差分噪声滤波器的截止频率如下所示:
2025-04-07 15:07 reading:191
纳芯微NSI22C1x隔离式比较器荣获工控网工业芯
纳芯微压力传感器助力车企满足最新国六标准
  国家第六阶段机动车污染物排放标准(以下简称:“国六”标准)的发布,旨在从源头着手改善空气质量‌,显著减少汽车尾气中的有害物质排放,对汽车燃油系统提出了更高的要求。为了帮助车企更好地响应“国六”标准,作为高性能高可靠性模拟及混合信号芯片的公司,纳芯微此前发布了NSPGL1系列压差传感器和NSPAS5N系列绝压传感器,从灵敏度、品质、灵活性等多个方面赋能车企和零部件供应商。  “国六”标准下的压力传感器需求  “国六”标准是国家根据国内的环境状况和国际的技术发展,对汽车尾气排放的限值和测量方法进行修订和升级的标准,分为“国六a”和“国六b”两个阶段,分别于2020年和2023年实施。相较于“国六a”,“国六b”在各方面都更加严苛,比如在氮氧化物方面,“国六a”的排放标准为每公里60毫克,“国六b”则是每公里35毫克。行业人士普遍认为,“国六a”是过渡标准,“国六b”才是真正的“国六”标准。为了满足严苛的“国六”标准,车企需要在车辆发动机、尾气处理设备等方面增加了更多的技术投入。以轻型汽油车为例,缸内直喷(GDI)、涡轮增压、三元催化(TWC)、汽油颗粒捕集(GPF)、车载加油油气回收(ORVR)等技术均得到了改善或应用。也就是说,“国六”标准让汽车燃油系统设计发生了明显的改变。这也带来了大量的、新的传感器需求。如下图所示,为满足“国六”标准,发动机管理系统用到了种类丰富的MEMS压力传感器。  其中,曲轴箱通风压力传感器的作用是测量曲轴箱内的压力与大气压力的压差,并以信号形式发送至发动机控制装置。为了响应“国六”标准,汽车燃油发动机的设计都会进行曲轴箱通风系统设计,将曲轴箱内的混合气通过连接管导向进气管的适当位置,返回气缸重新燃烧,既可以减少排气污染,又提高了发动机的经济性。同时,在发动机低怠速时,曲轴箱是负压状态,如果不进行强制通风,将会严重影响发动机的性能和排放。要实现这些功能,离不开曲轴箱通风压力传感器。  碳罐脱附压力传感器的功能是感应脱附路径的压力变化,转换成电压信号提供给控制系统,以适时开关阀门。碳罐是车载加油油气回收(ORVR)系统的一部分,“国六”标准要求,汽车加油时产生的汽油蒸汽都要存储在碳罐里,向大气的排放量要接近于零,因此满足“国六”标准的汽车相较于“国五”标准的汽车增加了碳罐通大气口的密封装置,通过碳罐脱附压力传感器配合软件实现“零排放”的目标。  尾气回收系统压力传感器是为了减少汽车尾气排放量而设计的,其主要作用通过回收和利用排气管中的废气热能来为发动机供应额外的能量。在尾气回收系统中,压力传感器可以感受到因发动机启动而导致的系统压力变化,帮助系统控制回收系统的阀门,使回收的废气热能被最大限度地利用,减少尾气排放对环境造成的污染。  其他的压力传感器在此不再一一展开,当然这些压力传感器都面临一些共性的挑战。首先,相较而言应用于燃油管理系统的压力传感器,其工作环境大都比较恶劣,除了高温、高压之外,还要面临油气的腐蚀,以及振动等因素的影响,但系统需要这些传感器在恶劣的环境中依然能够稳定工作,以改善汽车排放指标。其次,不同类型的汽车对于MEMS压力传感器的性能要求也不一样,比如混动汽车和传统燃油车由于发动机工作状态不同,还有常压和高压油箱的区别,便会对MEMS压力传感器提出不同的需求。  当然,机遇总是和挑战并存。国六标准要求所有燃油蒸汽压力传感器(FTPS)、GPF压差传感器必须100%安装,碳罐脱附压力传感器的安装率达到50%以上,同时商用车还需安装DPF压差传感器,因此各类型MEMS压力传感器的用量是非常可观的。纳芯微最新发布的NSPGL1系列压差传感器和NSPAS5N系列绝压传感器,在灵敏度、品质、灵活性等多方面都达到了行业顶尖水平,能够帮助车企更好地响应“国六”标准,打造高性能、低排放的发动机系统。  更可靠、更灵敏、更易用的NSPGL1系列  NSPGL1系列是纳芯微专为燃油蒸汽压力监测、曲轴箱通风泄漏检测、刹车助力真空度检测等应用环境设计的压差传感器。纳芯微电子市场经理毛怿奇表示:“NSPGL1系列的推出对于纳芯微产品升级和客户方案升级都有着重要意义。相较于纳芯微上一代模组类型的产品,NSPGL1系列在外形和腔体设计方面都有明显的改变和提升,通过高度集成的方式简化了车企的PCB元器件管控;相较于国际厂商提供的无PCB(PCB-less)方案,NSPGL1系列基于芯片的实现方式在成本方面有着巨大的优势,且又能在外形上完美兼容国际厂商芯片级方案,无需客户重新开模设计,减少了方案升级的研发周期。”  从产品特征性能不难看出,纳芯微NSPGL1系列压差传感器具有显著的高精度、高品质和易于使用的优势。NSPGL1系列实现了100%出厂预校准,提供高精度、宽温区、高度线性、高稳定性的性能表现,在-40℃~130℃全温范围内支持100%温度补偿,精度优于±2.5%F.S.。毛怿奇强调:“相较于当前市面上的竞品,NSPGL1系列的反应更加灵敏,响应时间大概在0.8毫秒。与国际厂商相同精度产品相比,NSPGL1系列的功耗远低于竞品。并且,和竞品只提供几个固定量程不同,NSPGL1系列支持客户定制量程,以极高的灵活性满足差异化需求。”  据介绍,NSPGL1系列支持0~±5kPa/±35kPa/±100kPa内量程可定制,可轻松满足传统车的常压油箱压力(4kPa~7kPa)检测,混动车的高压油箱压力(35kPa~40kPa)检测,以及刹车真空度助力(0~-100kPa)压力检测等场景。  NSPGL1系列具有出色的产品品质,产品设计、晶圆制造、封装测试和校准全部满足车规级要求。NSPGL1系列通过高达18V的高压供电,支持反压-24V过压28V保护,可承受3x过载压力和5x爆破压力。为了适用于恶劣的油气环境,NSPGL1系列采用独特贵金属焊盘的MEMS芯片搭配陶瓷基板封装。毛怿奇指出:“目前,大部分MEMS传感器采用铝焊盘,在强酸、强碱或者强氧化性的条件下容易被腐蚀,而油气中的一氧化硫、二氧化硫和氮氧化物等气体,遇水都会形成酸。NSPGL1系列通过采用贵金属焊盘的MEMS设计,后续可以通过对ASIC进行贵金属化升级来轻松应对这些挑战。  此外,上述已经提到,纳芯微NSPGL1系列完美兼容当前市场上主流的产品,简单易用,可移植性好。毛怿奇透露:“NSPGL1系列下一步的优化方向是通过国内供应链实现进一步降本,以提升客户方案的性价比,并确保客户产品的供应链安全,同时,纳芯微NSPGL2系列正在加紧研发,预计将会在2025年Q4推向市场,产品集成化程度进一步提升,届时在燃油蒸汽压力监测、曲轴箱通风泄漏检测、刹车助力真空度检测等应用方面,方案的外围器件将大幅减少至2-3颗。”  支持亚毫秒级快速响应的NSPAS5N系列  NSPAS5N系列是纳芯微打造的适配尾气再循环系统的绝压传感器。和NSPGL1系列一样,NSPAS5N系列所处的工作环境同样恶劣,在带尾气的进气歧管压力检测(EGR-TMAP)等环境中,尾气里的有害气体也容易形成强酸、强碱、强腐蚀环境。毛怿奇介绍说:“采用贵金属焊盘设计的NSPAS5N系列能够以出色的产品品质轻松应对这些环境挑战。更为重要的是,NSPAS5N系列能够在如此严苛的环境中保持稳定的高精度输出。”  NSPAS5N系列的高精度、高品质特性与NSPGL1系列类似。NSPAS5N系列也具有高度线性、稳定性好和无需校准的优势,提供100%温度补偿,在0℃~85℃温度范围内输出精度优于±1% F.S.,-40℃~130℃全温范围内精度优于±1.5% F.S.,且工作电流小于3mA。NSPAS5N系列也采用高达18V的高压供电,支持反压-24V过压28V保护,可承受3x过载压力和5x爆破压力,并借助贵金属焊盘设计应对环境挑战。  NSPAS5N系列还具有业界领先的响应速度,提供多种输出方式,支持模拟比例/绝对输出,并在10kPa~400kPa内量程可定制。NSPAS5N系列支持亚毫秒级快速响应,响应时间小于1ms。为此,纳芯微在两个方面做了特别的增强:其一是MEMS传感器的灵敏度提升;其二是降低调理芯片的响应时间。这种快速响应特性可以让尾气再循环处理系统更快、更准确地获取数据,以帮助燃油系统调整喷油比,让燃烧更加充分。  面向未来,纳芯微MEMS压力传感器将着重在两个方向上进行增强。第一个是SPEC层面的提升,包括MEMS传感器的精度提升,从1.5%或1%向5‰迈进,过反压能力提升至±40V以及EMC/ESD能力的提升;MEMS传感器工作温度区域的提升,从-40℃-125℃到AEC-Q100 Grade 0级别的-40℃-150℃,并着力优化传感器的封装形式。  第二个是接口丰富度的提升。当前,随着新能源汽车上的创新应用不断涌现,MEMS传感器上的接口已经从传统的模拟接口转变为SPI、SENT、LIN和PSI5等接口类型,丰富的接口能够满足方案商更多元化的设计需求。  结语  “国六”标准实施的目的是减少机动车尾气排放对环境的污染,保护生态环境。但对传统燃油车和混合动力汽车而言,却是一个巨大的挑战,需要从整个发动机管理系统着手改善排放指标。在此过程中衍生出了大量的传感器需求,因而纳芯微NSPGL1系列和NSPAS5N系列有着巨大的市场空间。  NSPGL1系列和NSPAS5N系列展现出了领先行业的性能,包括高灵敏度、快速响应和稳定可靠等。同时,得益于纳芯微在MEMS压力传感器领域长期秉持的全自研策略,NSPGL1系列和NSPAS5N系列有着出色的定制化属性,可以更灵活地满足客户需求。
2025-03-18 15:01 reading:258
纳芯微推出高抗干扰特性的CAN收发器NCA1145B-Q1
  近日,纳芯微宣布推出汽车级CAN收发器芯片NCA1145B-Q1,新器件凭借业内首屈一指的抗干扰特性,在欧洲权威测试机构IBEE/FTZ-Zwickau的EMC认证中,成功通过所有测试项,是该系同类器件中(xxx1145系列),国产唯一全面通过测试的器件。  NCA1145B-Q1同时满足大众集团VW80121-3,2023-12标准,纳芯微现可提供相关测试报告,支持汽车制造商简化系统认证流程,加速产品上市。  CAN收发器芯片是汽车CAN网络的核心部件,用于控制三电系统、制动、转向和安全气囊等关键功能。但汽车系统环境复杂,在三电系统、点火装置、变频器和无线设备中存在各种电磁干扰源,可能影响CAN通信,导致信号错误或系统故障,威胁行车安全。因此,汽车系统设计时必须重视CAN收发器芯片的抗电磁干扰能力,确保通信稳定。  全面通过IBEE/FTZ-Zwickau认证  鉴于CAN收发器芯片的EMC性能对汽车行驶安全的关键作用,各地区制定了严格的汽车电子电磁兼容性标准和认证流程,并要求汽车制造商遵循。例如,美国汽车工程师协会(SAE)的J2962标准和欧洲的IBEE/FTZ-Zwickau认证都对汽车电子的EMC性能提出了明确要求。  其中,IBEE/FTZ-Zwickau认证根据IEC62228-3标准进行,IEC62228-3相较于SAE J2962标准,排除了系统外围电路的影响,更聚焦CAN收发器本身的EMC特性,且要求等级更高,在除欧洲以外的车企中也得到了广泛参考应用。IBEE/FTZ-Zwickau认证包括:发射射频干扰(Emission RF Disturbances), 抗射频干扰(Immunity RF Disturbances),瞬变免疫力(Immunity Transients)和抗静电(Immunity ESD)共四项测试,纳芯微NCA1145B-Q1全部通过。  值得一提的是,测试中NCA1145B-Q1在器件级DPI(Direct Power Injection,直接射频功率注入)指标上(对应系统级BCI指标,即Bulk Current Injection,大电流注入)表现优异,通信总线在不需要额外配置共模电感滤波的情况下,仍可通过标准要求的最高功率,在保障系统鲁棒性的同时,可帮助用户减少系统外围电路,降低成本。  支持振铃抑制功能,满足复杂拓扑和提速需求  振铃是指在CAN总线的通信过程中,由于阻抗不匹配导致的信号反射等原因,使得信号在传输线上多次反射,进而产生的一种振荡现象。振铃现象可能会对CAN总线的通信质量产生负面影响,甚至有可能导致通信失败。  NCA1145B-Q1采用纳芯微自研的振铃抑制专利,允许工程师在多节点、复杂拓扑情况下有效减少总线中的信号反射,降低振铃现象发生的概率,同时维持系统级≤5Mbps的通信传输速率,使得用户可以在部分应用场景中采用性价比更高的CAN FD而非CAN SIC芯片,在保障车载通信质量的同时,降低物料成本。  支持特定帧唤醒,延长电动汽车续航里程  传统的CAN收发器远程唤醒方式是任意帧唤醒,在睡眠模式下,总线上出现一帧有效的远程唤醒请求信号时,总线上所有设定了远程唤醒的收发器都会被唤醒并转至待机模式,从而产生功耗。  特定帧唤醒是一种更高效的CAN网络唤醒机制,它利用CAN协议的远程帧特性实现节点唤醒。其工作原理是:唤醒节点发送特定远程帧,而睡眠节点仅对该特定帧进行监听。当检测到目标远程帧时,睡眠节点立即激活并恢复通信。这种机制通过减少不必要的帧监听,有效降低了系统功耗和总线负载。NCA1145B-Q1支持在休眠/待机模式下的特定帧唤醒,特定帧唤醒功能有助于使汽车ECU长时间保持在低功耗状态运行,从而降低电动汽车的总功耗,延长续航里程。  封装和选型  NCA1145B-Q1现已量产,提供SOP14和DFN14两种封装,支持低至1.8V的VIO;NCA1145B-Q1满足AEC-Q100,Grade 1要求,支持-40°C~125°C的宽工作温度范围;NCA1145B-Q1的直流总线故障保护为±58V,总线共模电压为±30V。  平台化IP,赋能全面的接口产品布局  纳芯微在通信接口领域布局已久,通过平台化IP和自研专利的协同,实现了快速的产品迭代,并在CAN/LIN/RS485/I2C接口等方面完成了全面的产品布局。  技术层面,纳芯微基于对系统应用的深厚理解,在EMC增强的CAN/LIN接口技术、专有协议接口技术、高速接口技术等方面不断突破,达到业内领先的水平。以EMC为例,纳芯微全面通过IBEE/FTZ-Zwickau的EMC认证的器件还包括CAN FD收发器NCA1044-Q1,NCA1057-Q1,以及CAN SIC收发器NCA1462-Q1。
2025-03-18 14:57 reading:262
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