【導讀】作為汽車(chē)的電子控制裝置，汽車(chē)車(chē)身控制模塊（BCMs）可以控制與汽車(chē)舒適性、便利性和照明等相關(guān)的多種功能，包括門(mén)鎖、車(chē)窗、警報聲、關(guān)閉傳感器、內飾和外飾照明、雨刮器和轉向燈。如圖1所示，BCM可以監控不同的驅動(dòng)開(kāi)關(guān)并根據相應的車(chē)內負載控制功率。
圖1：BCM框圖
通常，一款BCM會(huì )包含一個(gè)處理汽車(chē)12V電池量驅動(dòng)器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的微處理器。傳統上采用電阻電容和二極管等分立式無(wú)源器件通過(guò)接口電路將信號連接至微處理器。您必須細心保護微處理器免受電池電壓、靜電放電(ESD)、瞬態(tài)和反向電池的影響。另外，您需要為偏置開(kāi)關(guān)輸入提供附聚電流并確保開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)狀態(tài)良好。
圖2所示的實(shí)際案例闡述了如何處理外部接地開(kāi)關(guān)輸入。電容C2分流ESD和瞬態(tài)能量；二極管D1阻止高壓；電阻R4設置開(kāi)關(guān)處的附聚電流；電阻R4與R8共同分壓；電阻R1通過(guò)R3、晶體管Q1和Q2、電容C1以及通用的輸入/輸出(GPIO)引腳啟用或禁用附聚電流。
圖2：分立附聚電流結構圖
該分立方法具有三則注意事項：
微控制器以及微控制器電源電壓必須保持活躍才能使附聚電流處于激活狀態(tài)。這會(huì )嚴重影響模塊在低功耗（切斷）模式下消耗的電流最小值。
本解決方案需要大量的無(wú)源器件，如：用于制造附聚電流的晶體管和電阻、以及適用于每個(gè)開(kāi)關(guān)輸入的二極管、電阻和電容等。這導致整個(gè)解決方案的尺寸變大。
附聚電流將隨著(zhù)電池電壓變化；比如如果電池電壓下降30%，附聚電流也會(huì )下降30%。
多開(kāi)關(guān)檢測接口(MSDI)是一種可以處理各種問(wèn)題的設備，可以匯集電池連接和接地連接的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，并通過(guò)串行外設接口(SPI)對微處理器進(jìn)行通訊支持。
實(shí)現尺寸更小、空間利用率更高解決方案的特點(diǎn)
MSDI設備集成了可調節的附聚電流，能夠控制電池連接及接地連接的外部開(kāi)關(guān)輸入灌電流和拉電流。由于這些電流由內部設備監測控制，因此它們與大范圍的電池輸入電壓保持一致。MSDI開(kāi)關(guān)輸入還專(zhuān)為處理負載突降和反向電池電壓而設計，減少對分立阻塞二極管和附聚電流元件的需求，從而更多地節省電路板區域和成本。如圖2所示，分立的24通道解決方案使用了75個(gè)電阻，25個(gè)電容，24個(gè)二極管和2個(gè)外部晶體管。相較之下，TI的TIC12400-Q1多開(kāi)關(guān)檢測接口(MSDI)僅使用24個(gè)IO引腳電容、5個(gè)去耦電容、用于中斷輸出的單個(gè)電阻以及單個(gè)的MSDI設備。
圖3一對一比較了用于處理開(kāi)關(guān)輸入的分立附聚電流、反向阻斷和ESD的解決方案尺寸與汽車(chē)多開(kāi)關(guān)檢測接口參考設計中利用包含全部所需外部電路的TIC12400-Q1設備部分的尺寸。目前，具有MSDI參考設計的兩層電路板總解決方案的尺寸為17.5mmX18.8mm。
圖3：TIC12400-Q1解決方案尺寸
實(shí)現更高效率更低功耗模式的特點(diǎn)
正如上面提到的，為監控低功耗模式下的外部開(kāi)關(guān)，需要使微處理器保持通電狀態(tài)且處于激活狀態(tài)。這意味著(zhù)微處理控制器的穩壓器也必須時(shí)刻保持激活狀態(tài)。這導致在低功耗模式下全系統具有更高的靜態(tài)電流。
MSDI設備直接使用汽車(chē)的電池量，而且其具有的集成式低功耗輪詢(xún)模式使其能監控用戶(hù)所選的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。比如：TIC12400-Q1具有低功耗輪詢(xún)模式和一個(gè)高壓開(kāi)漏中斷輸出引腳，可以使穩壓器關(guān)注開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化。這意味著(zhù)您可以關(guān)閉模塊中的其它電路，實(shí)現超低功耗睡眠模式，從而滿(mǎn)足原始設備制造商(OEM)對睡眠模式日漸嚴苛的要求。
圖4顯示TIC12400-Q1處于低功耗輪詢(xún)模式時(shí)的示波器屏幕截圖。信道1顯示開(kāi)路開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的電壓，而信道2顯示設備的電流消耗。
圖4：具有開(kāi)關(guān)監控功能的低功耗輪詢(xún)模式
如您如見(jiàn)，該設備在等待開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)更改狀態(tài)時(shí)可以啟用附聚電流、監控輸入電壓并重復地返回至低功耗模式。由于模塊中的所有其它電路被禁用，導致該模塊的平均電流更低。
隨著(zhù)BCM的功能逐年增多，如具有內置的附聚電流、反向阻斷和ESD保護MSDI等智能設備的附加功能將幫助實(shí)現更小的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)監控解決方案。另外，由于低功耗模式對電流消耗的要求越來(lái)越高，內置低功耗輪詢(xún)模式的TIC12400-Q1使全系統功率節省高達98％。
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