EDN China > 其它文章 > 消费电子设计 > 便携设备 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

部件模块化: 汽车系统优化新发展

Andy Lieu?? 意法半导体公司亚太区汽车业务部经理?? 2004年12月08日 ?? 收藏0
从建造多层房屋到制造手机,模块化方法已经为各行各业带来了很多好处。房屋的窗户玻璃和框架,或手机的射频/照相机模块,都是在最终安装和组装之前预先组装好的。
  汽车业也顺应这种发展潮流,对模块化方法并不陌生,尤其是在电子控制模块和系统方面。模块化在使总体汽车组装和生产流程现代化方面提供了各种优势。在采用这种方法时,一项主要挑战就是存在一个预先定义的物理环境,模块必须适应这个环境。为了让模块适应预先定义的空间,模块设计师或工程师将做大量工作来优化模块的整个系统。一些模块制造商对控制单元在其汽车设计中的负载附近的安放位置做优化,一些制造商优化总体物理尺寸和重量,而另一些甚至尝试软件和硬件设计的组合和排列。
  模块制造商可能采取不同策略,这取决于他们的最终用户和最终应用,但结果却非常一致。对于模块本身,模块供应商必须在优化过程结束后提供出众的功能、耐用性,最重要的是提供成本有效性。
  汽车业的主要半导体供应商通过提供各种技术和技术性解决方案(封装和硅芯片技术),来帮助汽车模块制造商加强朝模块化方向发展的系统优化。


  封装
  以汽车环境的典型工作温度为例。驾驶室内是 -40℃~ 85

℃之间,发动机舱内则是 -40℃~ 125℃之间。在这种情况下,半导体器件(即集成电路)需要驱动若干不同负载,这些负载可能从几百微安一直到 30A。同时,这些集成电路必须具有尖端的板上诊断功能。
  与标准的 SO 封装相比,金属封装或功率达数瓦的封装也许能减轻散热问题。由于 PCB 上的可用空间和驾驶室内的物理空间有限,发动机舱,甚至车门,可能不允许使用这种方法。功率达数瓦的封装或金属封装还增加了生产成本和装卸成本。
  为了在总体可用空间和系统成本方面达到最优化,同时还能保留设计灵活性,更重要的是还能满足负载要求,汽车制造商和模块供应商们已经广泛采用了PowerSO 封装或 PowerSSO 封装。
  从顶视图(图1)可看出,这些封装与它们的 SO 对应型号在外观和总体尺寸方面相同,主要优点在于底部。PowerSO 或 PowerSSO 封装在底部配有暴露的金属片,使它们更容易把热量散发到外界。除此之外,从生产和装卸的角度看,这些封装很容易被采用,同时在不导致额外成本的情况下,利用了现有的生产工具或方法。
PowerSO
图1,PowerSO/PowerSSO的顶视图。


  这些封装种类的最大好处是它们使工程师和设计师能探索集成电路的环境。想想看,集成电路内部的硅在驱动器数量、功能和技术方面是固定的。当功能的数量在客户的要求下也是固定的时候,这项任务甚至更具挑战性。物理尺寸、功能和集成电路都固定的情况,经常促使设计师们通过探索以下领域来探索下一种可用方式:
  a.?不同布局——标准布局vs不同 PAD 区域布局
  b.?PCB 的选择——单层vs双层或四层
  c.?PCB 上孔的选择
  d.?外壳包装(金属/塑料外壳包装)方法的选择
  e.?各种驱动器的开/关和每个驱动器/封装的距离(在降低相互增温效应方面)
  f.?上述领域的结合
  工程师/设计人员能充分探索 PowerSO 和 PowerSSO 封装(图2)提供的好处,也就是说更多的通道带来应用中的更多功能和更大的耗电能力,同时并未严重折衷 PCB 的总体物理尺寸。因此,通过探索这两种封装以及封装的可用环境,实现了模块化。
PowerSO
图2,PowerSO/PowerSSO的底视图。


  封装和硅芯片技术的结合
  汽车业的当前趋势正朝向模块化的方向发展,最明显的一个趋势就是门区模块。
  在这种典型应用中,门具有很多特性:
  a.?侧面指示器
  b.?水坑灯(安全、搁脚空间、外部灯)
  c.?x-y 镜轴调节
  d.?镜折叠
  e.?镜子除霜器
  f.?门锁(包括死锁)
  g.?车窗升降器
  所有这些特性都需要各类负载电流,典型值是从 100mA至 30A。为了采用模块化方法并能够简化汽车组装线中的车门组装流程,总体的门模块必须适应门环境本身。这项要求带来的最显著的挑战是:
  ● 门区域周围的物理空间非常有限
  ● 必须考虑从门单元出来的电线数量
  ● 给整个门增加的重量,以及由此给整辆车增加的重量
  ● 安装门模块的简易性和总时间
  对于门和镜的功能,分立的驱动器也许具有足够的电流驱动能力,但在满足接口和逻辑/智能控制要求方面则不足。同样,空间和性能的折衷不太可能完全满足模块的要求。工程师们可以充分探索半导体供应商提供的混合技术的各种优点,比如双极、CMOS 和 DMOS(BCD 技术)等技术。集成一个 CPU、若干电机和灯驱动器,以及 LIN 收发器,封装在一个 HIQUAD-64&nbs;

上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

部件? 模块化? 汽车系统? 优化?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈