探索NXP FS26：低功耗ASIL D/B級安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片的卓越性能

在汽車電子的快速發(fā)展中，安全和低功耗成為了設(shè)計的關(guān)鍵要素。NXP的FS26安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC），專為滿足汽車安全完整性等級（ASIL）D和B的要求而設(shè)計，為汽車電子系統(tǒng)帶來了新的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片的特點、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。

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芯片概述

FS26系列芯片旨在支持入門級和中端安全微控制器，如S32K3系列。它具有多個電源供應(yīng)，并且能夠靈活地與其他針對汽車電氣化的微控制器協(xié)同工作。其應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋動力總成、底盤、安全和低端網(wǎng)關(guān)技術(shù)等領(lǐng)域。該系列包含多個版本，這些版本在引腳和軟件方面相互兼容，可支持ASIL B或D級別的各種應(yīng)用，為用戶在輸出軌數(shù)量、輸出電壓設(shè)置、工作頻率、上電排序和集成系統(tǒng)級功能等方面提供了豐富的選擇。

關(guān)鍵特性

寬工作范圍與低功耗

FS26具有出色的工作范圍和低功耗特性。它的最大輸入電壓可達(dá)40V DC，在有VBST的情況下，支持低至3.2V的電池工作電壓；無VBST時，支持低至6V的電池工作電壓。此外，它還具備低功耗關(guān)斷模式和低功耗待機模式，關(guān)斷模式下靜態(tài)電流僅為30μA，待機模式下在VPRE激活時靜態(tài)電流為29μA，并且可以通過OTP配置選擇激活LDO1或LDO2，通過SPI通信選擇激活GPIO1或GPIO2。這種低功耗設(shè)計對于汽車電子系統(tǒng)的節(jié)能至關(guān)重要，能夠有效延長電池的使用壽命。

豐富的電源供應(yīng)

FS26擁有多種電源供應(yīng)，為不同的組件提供穩(wěn)定的電力支持。

• VPRE：集成FET的同步降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電壓和開關(guān)頻率可配置，輸出直流電流能力高達(dá)1.5A，并且支持PFM模式，適用于低功耗待機模式操作。
• VCORE：同樣集成FET的同步降壓轉(zhuǎn)換器，專門為微控制器核心供電。輸出直流電流可達(dá)0.8A或1.65A（取決于具體型號），輸出電壓范圍可在0.8V至3.35V之間設(shè)置。
• VBST：異步升壓控制器，配合外部低端開關(guān)、二極管和電流感測電阻使用。它既可以配置為前端電源，以承受低電壓啟動時的電壓波動；也可以作為后端電源，輸出電壓可配置，輸出直流電流能力可擴展。
• LDO1和LDO2：分別為微控制器I/O和系統(tǒng)外設(shè)提供支持的LDO穩(wěn)壓器，輸出電壓可在3.3V和5.0V之間選擇，電流能力高達(dá)400mA。
• VREF：高精度參考電壓，精度為0.75%，可為外部ADC參考和內(nèi)部跟蹤參考提供穩(wěn)定的電壓。
• TRK1和TRK2：電壓跟蹤調(diào)節(jié)器，輸出電壓可在VREF、LDO2或內(nèi)部LDO參考之間選擇，支持ECU板外操作的高壓保護(hù)，每個跟蹤器的電流能力可達(dá)150mA。

強大的系統(tǒng)支持功能

FS26在系統(tǒng)支持方面表現(xiàn)出色，具備多種實用功能。它擁有兩個支持高壓的喚醒輸入，增強了系統(tǒng)的魯棒性；兩個可編程的GPIO，可用于喚醒功能或作為HS/LS驅(qū)動器；可編程的長持續(xù)時間定時器（LDT），用于系統(tǒng)關(guān)機和喚醒控制。此外，它還可以通過模擬多路復(fù)用器監(jiān)測系統(tǒng)電壓（包括電池電壓），并且提供多種喚醒源選擇，如WAKE/GPIO引腳、LDT或SPI活動。通過32位SPI接口和循環(huán)冗余校驗（CRC），可以對設(shè)備進(jìn)行控制。

高安全性設(shè)計

作為一款針對汽車安全應(yīng)用的芯片，F(xiàn)S26在安全性方面進(jìn)行了精心設(shè)計。它符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，具有增強的安全特性和多個故障安全輸出。采用了最新的按需潛在故障監(jiān)測技術(shù)，能夠成為覆蓋ASIL B和ASIL D安全完整性級別的安全導(dǎo)向系統(tǒng)分區(qū)方案的一部分。芯片具備獨立的監(jiān)測電路、專門的微控制器監(jiān)測接口、簡單或挑戰(zhàn)者看門狗功能，在啟動時進(jìn)行模擬內(nèi)置自測試（ABIST）和邏輯內(nèi)置自測試（LBIST），并且可以按需進(jìn)行ABIST測試。安全輸出具有潛在故障檢測機制，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，確保系統(tǒng)的安全運行。

靈活的配置與啟用方式

FS26采用LQFP48引腳封裝，并帶有外露焊盤，有助于優(yōu)化熱管理。通過一次性可編程（OTP）熔絲存儲器，可以對設(shè)備進(jìn)行永久性定制，還提供OTP仿真模式，方便硬件開發(fā)和評估。同時，芯片支持調(diào)試模式，便于軟件開發(fā)、MCU編程和調(diào)試。

應(yīng)用領(lǐng)域

FS26的應(yīng)用場景十分廣泛，涵蓋了多個汽車電子領(lǐng)域。

• xEV和動力總成市場：可用于逆變器、車載充電器（OBC）、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)（BMS）和皮帶啟動發(fā)電機（BSG）等。
• 車身市場：適用于網(wǎng)關(guān)、區(qū)域控制、車身控制器和智能接線盒等。
• 安全和底盤領(lǐng)域：可應(yīng)用于懸架和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
• MCU連接：能夠與NXP S32K3系列、英飛凌AURIX系列（TC2xx和TC3xx）、瑞薩RH850系列和賽普拉斯Traveo系列等多種微控制器配合使用。

在不同的應(yīng)用場景中，F(xiàn)S26的這些特性能夠帶來顯著的優(yōu)勢。在xEV和動力總成市場，其寬工作范圍和強大的電源供應(yīng)能力可以確保在復(fù)雜的電氣環(huán)境下穩(wěn)定運行，為關(guān)鍵部件提供可靠的電力支持。在安全和底盤領(lǐng)域，高安全性設(shè)計能夠保障系統(tǒng)的安全運行，減少故障發(fā)生的風(fēng)險。而在車身市場，豐富的系統(tǒng)支持功能可以滿足各種智能化控制的需求。

作為電子工程師，在設(shè)計汽車電子系統(tǒng)時，F(xiàn)S26是一個值得考慮的選擇。它的多功能性和高性能能夠幫助我們設(shè)計出更加可靠、安全和高效的系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的FS26型號，并合理設(shè)計電路，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

你在使用FS26或者其他汽車電子芯片的過程中，遇到過哪些挑戰(zhàn)和問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。