隨著汽車電子智能化,、網(wǎng)聯(lián)化的高速發(fā)展以及車身電子電氣架構(gòu)的升級(jí), 汽車電子產(chǎn)品也有了新的應(yīng)用需求, 比如車?yán)飼?huì)有更多的傳感類與執(zhí)行類小模塊產(chǎn)品, 此類產(chǎn)品要求系統(tǒng)尺寸小, 靜態(tài)電流低；同時(shí)也有越來越多的產(chǎn)品提出功能安全需求,。這些新的系統(tǒng)需求也對(duì)供電電源提出了新的要求, LN22043Q1是瓴芯推出的新一代車規(guī)級(jí)LDO, 既繼承了瓴芯前一代LDO產(chǎn)品LN20X42Q1,、LN20X45Q1的寬電壓輸入、低靜態(tài)電流,、高PSRR等技術(shù)優(yōu)勢, 又集成了窗口型看門狗, 電池電壓監(jiān)測, 輸出過壓,、欠壓監(jiān)測等功能以協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化及系統(tǒng)級(jí)別功能安全設(shè)計(jì),。

典型應(yīng)用圖

LN22043Q1系列芯片是一款集成窗口型看門狗, 電池電壓監(jiān)測, 輸出過壓、欠壓監(jiān)測的高性能LDO, 芯片尺寸僅為3*3mm, 具有高集成性, 低靜態(tài)電流等優(yōu)點(diǎn), 專為汽車電子客戶量身定制, 可以提供客戶功能安全分析所需的文檔資料,。該產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于換擋器,、方向盤離手檢測、車燈控制器,、網(wǎng)關(guān),、傳感器模塊、電機(jī)模塊等諸多應(yīng)用場景,。

LN22043Q1是一款低靜態(tài)電流的線性穩(wěn)壓器, 集成看門狗復(fù)位功能和電池電壓監(jiān)控功能,。該系列產(chǎn)品提供3.3V/5V的固定輸出, 能提供最高300mA的負(fù)載電流。關(guān)斷電流1.5uA, 運(yùn)行靜態(tài)工作電流16uA,。帶有可調(diào)延遲的電源標(biāo)志位管腳 (RESET), 該引腳同時(shí)復(fù)用為看門狗超時(shí)復(fù)位WDO的輸出管腳, 芯片還帶有電池電壓反饋輸出管腳 (SO) ,。該系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)如下: 

• 通過AEC-Q100 Grade 1 驗(yàn)證

• 寬輸入電壓范圍: 3V~40V

• 寬輸出電容容值/ESR范圍

• 高電源抑制比60dB@100Hz

• 精準(zhǔn)的EN電壓控制

• 可調(diào)時(shí)間的窗口看門狗復(fù)位

• 最小外圍電路的電池電壓監(jiān)控

• 低壓差: 300mV@300mA

• 輸出過/欠壓保護(hù)

• 過流保護(hù)

• 過溫關(guān)斷及自動(dòng)恢復(fù)

• 內(nèi)部軟啟動(dòng)

• 工作結(jié)溫范圍: -40℃ - 150℃

系統(tǒng)功能框圖

LN22043Q1系列芯片內(nèi)部集成了看門狗復(fù)位電路, 可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控MCU的運(yùn)行狀態(tài), 并在MCU程序發(fā)生異常時(shí)對(duì)其進(jìn)行復(fù)位, 確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

LN22043Q1的看門狗具備獨(dú)立的WEN使能引腳,  WEN為高電平時(shí)看門狗復(fù)位功能啟動(dòng), WEN為低電平時(shí)看門狗復(fù)位功能關(guān)閉,。該引腳功能可以給客戶軟件debug, 產(chǎn)線程序燒寫, 上電程序初始化提供靈活性,。

LN22043Q1采用窗口看門狗模式, 打開窗口 (Open Window) 與關(guān)閉窗口 (Closed Window) 比例為3:1, 喂狗周期可以通過DELAY管腳上的電容進(jìn)行靈活配置。相較于標(biāo)準(zhǔn)看門狗只能監(jiān)測喂狗周期超時(shí)的單一故障狀態(tài), 窗口看門狗設(shè)置了喂狗信號(hào)的上下限, 既能監(jiān)測喂狗信號(hào)超時(shí)故障, 又能監(jiān)測喂狗信號(hào)因?yàn)槌绦蚬收?、頻率異常導(dǎo)致的喂狗信號(hào)提前的故障,。也正因如此, 功能安全I(xiàn)SO26262規(guī)范定義窗口看門狗的診斷覆蓋率為90%, 而標(biāo)準(zhǔn)看門狗的診斷覆蓋率只有60%。LN22043Q1的窗口看門狗工作模式可以有效提升PMHF,、SPFM與LFM指標(biāo), 幫助客戶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)別功能安全,。

下圖所示兩次reset信號(hào), 分別是對(duì)應(yīng)喂狗信號(hào)超時(shí)與喂狗信號(hào)提前的故障狀態(tài):

看門狗電路工作波形

LN22043Q1系列芯片具有電池電壓監(jiān)控功能, 內(nèi)部集成一個(gè)電壓開關(guān)電路和專門的使能管腳 (BEN) , 通過最小外圍電路實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控功能且不犧牲整個(gè)系統(tǒng)的待機(jī)功耗。

當(dāng)整機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)下, 系統(tǒng)需要獲取電池電壓信息來進(jìn)行工作模式的調(diào)整,。通常系統(tǒng)會(huì)對(duì)電池電壓經(jīng)電阻分壓后送ADC進(jìn)行周期性輪詢采樣來獲取具體電壓信息, 但是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)快速電壓跌落情況下, ADC輪詢采樣方式往往不能及時(shí)獲取故障狀態(tài),。因此, LN22043Q1內(nèi)部集成欠壓監(jiān)測比較器, 欠壓門限值通過SI Pin外接電阻靈活配置, 當(dāng)SI Pin感知的電壓低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓值時(shí), SO pin會(huì)立即拉低給MCU提供中斷信號(hào)進(jìn)行欠壓故障狀態(tài)的記錄與處理。

在整機(jī)處于休眠狀態(tài)下, 系統(tǒng)關(guān)注靜態(tài)電流指標(biāo),。若上述分壓電阻直接接在KL30常電總線上, 則會(huì)帶來靜態(tài)電流損耗, 因此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)往往需要外加一些三極管分離電路來切換分壓電阻以節(jié)省靜態(tài)電流,。為簡化該應(yīng)用電路, LN22043Q1內(nèi)部集成了高壓MOS開關(guān), 并提供專門的BEN pin。系統(tǒng)休眠狀態(tài)下, 拉低BEN Pin, 可以直接切斷電阻電壓, 則KL30總線上不存在額外的靜態(tài)電流損耗,。該方案可以有效簡化系統(tǒng)BOM, 節(jié)省PCB空間,。

電池電壓監(jiān)測功能

LN22043Q1系列芯片的靜態(tài)工作電流 (I_q) 為16uA；關(guān)斷電流 (I_SHDN) 為1.5uA, 可以顯著延長電池待機(jī)時(shí)間, 特別適用于從電池常電 (KL30) 取電的各類應(yīng)用,。下圖為LN220433Q1的I_q和I_SHDN曲線,。

• 更高可靠性的過流保護(hù)功能

LN22043Q1系列芯片集成了短路保護(hù)和過溫保護(hù)功能, 可以在全部輸入電壓和溫度范圍內(nèi)提供高可靠性的保護(hù), 確保芯片應(yīng)對(duì)車規(guī)應(yīng)用的復(fù)雜工況下不受損壞。

• 更寬的輸出電容環(huán)路穩(wěn)定范圍

穩(wěn)定區(qū)域

• 更強(qiáng)大的輸出電壓監(jiān)測功能

瓴芯擁有完善的功能安全開發(fā)體系, 并已取得TUV認(rèn)證的ASIL-D等級(jí)的功能安全開發(fā)體系證書。目前瓴芯從功能角度將產(chǎn)品分為三類, 已經(jīng)穩(wěn)定量產(chǎn)的通用型DCDC/LDO產(chǎn)品 (比如LN20X42Q1/LN20X45Q1等) 為Functional Safety Supported器件, 均可以提供FIT/FMD文件,；新品LN22043Q1為Functional Safety Ready器件, 由于加入了看門狗及電壓監(jiān)測等安全機(jī)制, 可以提供額外的資料來支持客戶的功能安全分析需求,。