今日的汽車需要複雜的引擎控制解決方案,才能滿足消費者對於性能、省油、以及環保等方面的期待。身為汽車工業的頂尖半導體供應商,為了因應這些挑戰,飛思卡爾一口氣引進了六款專為引擎管理應用所設計的標準SMARTMOS™類比產品。
引擎控制模組是十分複雜的系統,需要各種診斷偵測及特製的控制功能,方可監控環境輸入訊號、並控制複雜的負載,同時在嚴苛的車內環境下運作。透過飛思卡爾的類比產品,就能可靠又有效地掌控引擎控制的複雜度。
飛思卡爾日益增加的高電流傳動應用類比產品線,包括輸出驅動器、訊號監控與調節元件、以及H-橋接器等等。這些產品可以混合使用,並配合飛思卡爾完備的MPC55xx 32位元微控制器(MCU),提供充分的彈性,以便支援各種多汽缸引擎控制應用。MPC55xx微控制器以Power Architecture™技術為基礎,是一顆高度整合的系統單晶片(system-on-chip,SoC)元件,最適合汽車應用,包括傳動控制在內。
Strategy Analytics Automotive Practice的副總裁Chris Webber指出:「由於未來的排放法規限制日趨嚴厲,因此隨著次世代系統的研發,引擎控制的複雜度也在持續提升。位於感應器及促動器、或是與引擎MCU之間的混合訊號界面,佔了線路設計複雜度及成本的絕大部分。為了在提升性能的同時控制成本,電子模組工程師不斷地在尋求更富設計彈性、且兼具各項特色的標準IC產品。」
飛思卡爾在汽車市場的類比式混合訊號及功率產品方面,技術上的領先地位已獨領風騷超過廿五年。該公司的SMARTMOS技術綜合了高密度、高速邏輯電路,以及精準的類比與高電壓、高電流功率線路。透過串列式週邊界面(serial peripheral interface,SPI)通訊協定,SMARTMOS元件就可以與飛思卡爾獨步業界的車用MCU系列產品緊密結合。
飛思卡爾類比及混合訊號與功率部門的副總裁暨總經理Arman Naghavi表示:「飛思卡爾高性能類比及混合訊號產品的功能,足以為複雜的引擎控制提供既可靠又經濟的解決方案。我們在高度整合的類比產品製造上發揮先進的SMARTMOS技術,這方面源源不絕的創意讓汽車設計師可以有效降低功率損耗、線路板面積及系統成本。」
在6月25至28日間於佛羅里達州奧蘭多市所舉行的飛思卡爾技術論壇(Freescale Technology Forum,FTF)技術實驗室裡,飛思卡爾會展示以該公司部分類比元件為基礎的引擎控制解決方案。
輸出驅動器
MC33800是一款16-通道的多功能輸出驅動器,具備八組低端(low-side)驅動器、六組場效電晶體(field-effect transistor,FET)前置驅動(pre-drivers)、以及兩組穩定電流式低端驅動器。MC33800堪稱是MCU界面的「軍用瑞士刀」,其設計可以控制繼電器、馬達、電磁閥、照明燈、閥門及HEGO (heated exhaust gas oxygen,加熱尾氣含氧量)感應器。該元件不但適用於引擎及傳動控制,也可以用在各種應用上,像是電動馬達操控、四輪傳動控制,以及需要低端驅動、診斷報告及故障防範的工商業用控制系統等等。
MC33810低端驅動器具備多樣化的可程式化界面,可作為引擎控制MCU與汽油引擎點火及噴油功能間的媒介。其應用涵蓋汽車、機車、工業用引擎、發電機、水上船隻及其他各種休閒用交通工具等等。MC33810是第一款彈性化的引擎控制界面線路,可以輕易隨著不同的引擎汽缸數目作調整。該元件整合了四組low-side驅動器和四組支援PWM的前置驅動,可以設定為噴油嘴、電磁閥、外部FET或IGBT的驅動之用。MC33810大幅地減少了引擎控制單元所需的零件數目,不但縮小了尺寸,更降低了成本與複雜度。
訊號監控與調節
MC33811是一款五通道的電磁閥監控元件,其用途為偵測電磁閥是否正常運作。該元件會檢查電磁閥的電流波形設定,藉以判斷電磁閥開關是否發生問題。無論電磁閥促動正常與否,它都會以簡單的SPI訊息來通知MCU。其應用涵蓋自動傳動、油嘴噴射及其他控制閥門促動器等等。
MC33975是一款改良過的界面IC,能夠偵測22組開關輸入的狀態:其中14組開關輸入接地、另外八組開關輸入則接地或與電池連接。所有的22組輸入都可以設定為多工及緩衝的類比訊號輸入,以便用在晶片外部線路。MC33975是飛思卡爾
多重開關偵測界面系列產品的一員,它可以與任何具有SPI的MCU相連,藉以提供防護良好的開關級界面、以及類比訊號輸入功能。經過改良後,該元件已可在每個輸出提供32 mA電流給開關式5V感應器,輸入偵測亦同。MC33975還可以用在車體控制模組、以及工商業用的控制系統等方面。
H-橋接
MC33899與MC33926這兩款元件都屬於單體性的H-橋接功率IC,適合用在電子式節流閥控制、以及低電壓直流伺服馬達控制應用等方面。可驅動直流馬達或是雙向式電磁閥控制促動器,例如節流閥控制或是排氣循環促動器之類。也可以為嚴苛的輸送帶環境提供穩固、精巧、易於使用的套裝解決方案。
MC33899具備一組通往系統MCU的SPI界面,可以啟動更先進的診斷功能、可程式化的電流限制、以及可任意選擇的電壓上昇率。它也提供比MC33926更高的輸出電流。MC33899的故障重啟功能則可以進行設定,將高負載電流調節至預設的上限值之下。
MC33926提供簡易的輸入控制,不須使用SPI界面即可精確地管理負載。該元件豐富的功能只不過是MC33899為數龐大可程式化功能的一小部分。此外,MC33926的封裝尺寸亦小於MC33899。其精巧的散熱改良式PQFN封裝,讓MC33926成為小型引擎控制器的理想解決方案。
價格與取得方式
飛思卡爾的引擎控制類比式SMARTMOS元件已有樣品供應。這些元件均有評估線路板及USB對SPI界面線路板的支援。KITUSBSPIEVME線路板則可支援不具備並列埠的PC,讓它可以透過USB埠與其他的飛思卡爾評估線路板進行通訊。KITUSBSPIEVME的建議零售價是65元美金。
以10,000顆為購買單位時,建議美金售價為每顆:
• MC33800 16-通道輸出驅動器:2.40美金
• MC33810八通道點火與噴射驅動:2.28美金
• MC33811五通道電磁閥監控:1.20美金
• MC33899可程式化H-橋接式馬達驅動:3.29美金
• MC33926節流閥控制H-橋接:2.03美金
• MC33975 22-通道多重開關偵測界面:1.91美金
有關這些類比產品的進一步詳情,以及可用的研發工具,請參閱公司網頁
www.freescale.com/files/pr/enginecontrol.html。
關於飛思卡爾半導體(Freescale Semiconductor)
飛思卡爾半導體為全球知名嵌入式半導體設計與製造領導廠商,其產品應用遍及汽車用電子、消費性電子、工業電子、網路電子以及無線網路市場等領域。飛思卡爾半導體是一家跨國私有公司,總部位於德州奧斯汀,其設計、研發、製造和業務等部門分布於全球30多個國家。飛思卡爾是全球最大的半導體公司之一,2006年營業額為64億美金。欲知詳情請參考網址:
www.freescale.com
飛思卡爾技術論壇(Freescale Technology Forum)
飛思卡爾技術論壇(FTF)已經成為嵌入式半導體業界研發者的年度盛會。該論壇於2005年推出,就深受全球研發社群的熱烈響應,第一年吸引超過12,000的人員參與FTF全球盛會。更多有關FTF活動詳情的相關資訊,請造訪
www.freescale.com/ftf