豐富車門區(qū)電子模塊功能的電動防眩目后視鏡控制器

    在新一代汽車外部后視鏡中，內(nèi)置功能的數(shù)量大幅增加：側(cè)面回復(fù)反射器或轉(zhuǎn)向燈/閃光燈、車門外部燈、除霜器、后視鏡折疊和調(diào)節(jié)等等。除這些功能外，最近又增加了電動防眩目后視鏡控制功能：在夜里后車大燈眩光刺眼時非常需要這種防眩目的后視鏡。電動防眩目后視鏡能夠自動變暗，避免反射光照射駕駛員的雙眼。電動防眩目 (EC)鏡是一種阻容等效負載：控制EC鏡需要一個復(fù)雜的控制策略。EC鏡在透明與顏色最深之間的電壓是0V到1.2V；在顏色開始變深時，最大電流在150-250 mA之間。如果使用一個傳統(tǒng)的線性控制器，從12V電瓶電壓降到1.2V防眩目鏡電壓，將會損耗太多的電能（大約12-1.2V*0.15A=1.62W）；考慮到電磁控制(EMC) 問題，不推薦使用開關(guān)式控制器。因此，最初嵌入在汽車電子元器件內(nèi)的EC控制電路是基于一個與EC鏡并聯(lián)的并聯(lián)控制器（如圖1所示）。

    在這個拓撲中，并聯(lián)控制器用一個N溝道MOSFET T2作為功率輸出，一個6位數(shù)模轉(zhuǎn)換器為并聯(lián)控制器設(shè)定不同的精確的參考電壓，一個外部微控制器控制這個6位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。后一個解決方案的最大功耗是1.2V*0.15= 0.18W。電阻 R1決定EC鏡面顏色變深所消耗的最大電流。在鏡面最大透明度時，控制電壓為0V，這表示沒有電流進入飽和的并聯(lián)控制器，在這種工作情況下，T1完全關(guān)斷電流。在內(nèi)部只有MOSFET T2和并聯(lián)電阻器消耗控制EC鏡所需的功率，主要功耗來自外部元器件。并聯(lián)電阻器的額定功率必須很高（在高電瓶電壓時，功耗大約2W），而且還必須是一個精確的電阻器（低公差），因為控制EC鏡需要精確的電流。顯然，這個元器件對后視鏡電子控制模塊的成本和體積影響很大。此外，新一代EC鏡需要“快速放電”的性能，只有這樣才能保證鏡面亮度立即變強。綜上所述，必須采用另一種拓撲，才能優(yōu)化防眩目后視鏡的控制機制，在中級汽車上推廣應(yīng)用EC控制。 
    過去，在市場上有幾款車門負載執(zhí)行器驅(qū)動單元。這些元器件的特點是一個可擴展的執(zhí)行器驅(qū)動概念，即這些元器件的軟件和封裝相互兼容，能滿足車門電子模塊衍生設(shè)計的重復(fù)性要求。這些驅(qū)動元器件支持所有的正常的車門區(qū)負載，如車門鎖電機、后視鏡調(diào)節(jié)、折疊、加熱器（除霜器）以及從白熾燈到LED的各種照明功能。最近市場又出現(xiàn)了用單一元器件驅(qū)動所有車門負載的解決方案，這種元器件可產(chǎn)生驅(qū)動在車門上安裝的系統(tǒng)所需的全部主要信號，提供了一個改進的電動防眩目后視鏡控制方法。例如，意法半導(dǎo)體的L99DZ70XP一體化驅(qū)動芯片消除了通常在車門內(nèi)部多個位置安裝分立驅(qū)動器的要求，實現(xiàn)了一個緊湊的一體化的車門區(qū)控制，而且提高了安裝簡易性和長期可靠性。 L99DZ70XP還為一個驅(qū)動EC元器件的小的外部MOSFET提供控制信號（如圖2所示）。這個架構(gòu)可以節(jié)省空間和成本，還支持閉環(huán)電流控制，從而提高可靠性。 

    連接在ECV引腳上的電動防眩目元器件的電壓被控制在目標電壓值內(nèi)（0..1.2V），電壓值用六個內(nèi)部數(shù)據(jù)位設(shè)定。控制環(huán)路由一個片上差分放大器和一個外部MOS源隨器組成，源隨器的柵級連接ECDR引腳，驅(qū)動ECV引腳上的EC鏡電壓。OUT10引腳為外部MOS晶體管的漏極供電。芯片上放置一個從ECV引腳（陽極）到ECDR引腳（陰極）的二極管，以保護外部MOS源隨器。為提高閉環(huán)穩(wěn)定性，在ECDR引腳上增加了一個至少5 nF的外部電容器。
    目標電壓采用二進制編碼，電壓全程范圍1.5V。如果內(nèi)部控制寄存器的某一個位被置“1”，則最大控制器輸出電壓被限制到1.2V，無需修改相關(guān)控制位的分辨率。當把目標電壓設(shè)置到0V且ECVLS驅(qū)動器被設(shè)置成通態(tài)時，一個1.6Ω的下橋臂開關(guān)將ECV引腳上的電壓拉到地線電壓（快速放電）。該芯片還有對EC單元的‘過高’和‘過低’電壓控制：這兩個功能有助于檢測EC單元的異常電壓特性。電壓控制環(huán)路和診斷功能的狀態(tài)信息通過SPI接口傳送給微控制器。
    與最初的EC控制拓撲相比，新拓撲只有一個元器件（車門區(qū)元器件的外面）消耗控制鏡面所需的功率。因為始終工作在線性區(qū)，導(dǎo)通電阻不是一個重要的參數(shù)，所以這個元器件的成本不高。那個小MOSFET必須選擇封裝能夠處理目標功耗的產(chǎn)品。ST推薦使用STD18NF03L：一款BVdss 為30V的50mΩ MOSFET。該產(chǎn)品采用人們耳聞能詳?shù)纳钍芷�車環(huán)境歡迎的DPAK封裝。■