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(shì), 又集成了窗口型看門狗, 電池電壓監(jiān)測(cè), 輸出過壓、欠壓監(jiān)測(cè)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(cè), 輸出過壓、欠壓監(jiān)測(cè)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(cè)、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(chǎng)景。

01產(chǎn)品簡介

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

02

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

A)看門狗復(fù)位功能

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(cè)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(cè)喂狗信號(hào)超時(shí)故障, 又能監(jiān)測(cè)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

B)電池電壓監(jiān)控功能

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(cè)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。

VIN電壓欠壓，SO報(bào)錯(cuò)

VIN電壓正常，SO恢復(fù)

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(cè)功能

C)LDO技術(shù)優(yōu)勢(shì)

更低的低靜態(tài)工作電流(Iq)和關(guān)斷電流(ISHDN)

LN22043Q1系列芯片的靜態(tài)工作電流 (Iq) 為16uA；關(guān)斷電流 (ISHDN) 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Iq和ISHDN曲線。

LDO靜態(tài)工作電流Iq

關(guān)斷電流ISHDN

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。

Short Circuit Entry

Short Circuit Recovery

更寬的輸出電容環(huán)路穩(wěn)定范圍

LN22043Q1輸出電容可在0.47uF~200uF容值范圍和0~100Ω等效電阻范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

穩(wěn)定區(qū)域

更強(qiáng)大的輸出電壓監(jiān)測(cè)功能

目前市面上絕大多數(shù)LDO的power good信號(hào)只支持欠壓檢測(cè), 針對(duì)過壓故障不能診斷。LN22043Q1的輸出電壓監(jiān)測(cè)既能診斷UV故障, 也能診斷OV故障。

芯片輸出OV, RESET報(bào)錯(cuò)

芯片輸出UV, RESET報(bào)錯(cuò)

D) 功能安全支持

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(cè)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。

審核編輯：湯梓紅