细述汽车系统选择智能功率器件的五个理由

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在传统的汽车应用中，由于对车内电路较高的安全性能要求，带有保险丝保护的电子机械式开关在高负载应用中一直被广为采用。然而，这种系统解决方案也有一定的局限性。机械式继电器在长时间运作时容易磨损和发生接触差错。同时，这种系统方案也不具备脉宽调制(PWM)功能，并且还要求额外的诊断和保护器件。一旦发生电路故障，就需要更换保险丝，而且保险丝的温度特性对负载的要求往往比配线要高。在低温和短时间内，瞬时短路所产生的强大电流对系统依然有很大的危害。因此，无论是基于成本，还是技术上的考虑，传统的继电器和保险丝方案都不是最好的选择。由于以上这些原因，汽车系统逐渐减少了保险丝和继电器的使用，越来越多的智能功率器件走进了新一代汽车系统。

        在日前于深圳召开的“2007英飞凌汽车车身电子解决方案研讨会”上，英飞凌科技（中国）有限公司汽车、工业及多元化电子市场部汽车电子系统应用工程师荆杰飞（Jean-Philippe Boeschlin）就指出：“由于智能功率器件在技术上以及成本上的多重优势，其在汽车系统中的应用将会越来越广泛。智能功率器件可以轻松的采用PWM控制，频率可达80-150Hz，而传统的保险丝和继电器方案却不能采用这种控制方式，已经无法满足系统的实际要求。”关于汽车系统选择智能功率器件的五个理由，英飞凌专家将为我们娓娓道来。

系统成本低，才是真的成本低！

        当谈到系统成本问题时，荆杰飞强调：“虽然相较于智能功率器件，继电器和保险丝的成本较低，但由于其可靠性偏低，故障率较高等原因，会导致整个系统成本上扬。因此，在计算成本时，不能单纯考虑单个器件，而应进行综合考量。” 他说，传统的继电器电路由于需要采用保险丝熔断来保护过流电路，就必须相应的使用较粗的导线，这样一来，不但整个系统重量增加，成本也会随之提高。而采用功率器件的电路无须加装保险丝，因此可以采用较细的导线来对负载进行控制，不但减轻了系统重量，还能够有效降低系统成本。

摆脱束缚，真正实现小型化

        荆杰飞还对几种方案的外形尺寸进行了比较。采用继电器和保险丝的系统，体积较大，其顶部带有很大的散热片；而采用普通的智能功率器件，其体积就小了很多，但仍需加装散热片；如果采用导通电阻很小的新一代智能功率器件，将会彻底摆脱散热片的束缚，真正实现系统小型化。而且，由于采用的功率器件本身具有完善的保护功能（过压保护、过流保护、过载保护、短路保护、过温关断、开路检测等），因而省去了保险丝和一些分立元件，减小了控制器的体积；同时还可实现故障诊断功能，不但可以知道是哪一器件出现了故障，而且可以知道是什么原因导致了这样的错误，更加有利于维修。

无须预驱动，轻松实现低功耗、无噪声

        由于单片机不能直接对继电器进行驱动，需要加装预驱动器件，并且在其导通时有固定的耗散功率。而采用智能功率的汽车电路，可以采用单片机直接进行控制，其耗散功率较小。并且电路基本没有噪声，但采用继电器方案就很难实现这一点。例如，雨刷、电动座椅控制系统就对此有较高的要求。

高低立见的可靠性大比拼

        荆杰飞还以PROFET器件为例，采用数据参照，向与会工程师直观的介绍了智能功率器件的高可靠性。他说：从2002年到2006年，英飞凌一共交付了8亿个PROFET器件，其失效率为0.18dmp，也就是说，每一千万个PROFET器件中仅有两个失效器件，这是继电器所望尘莫及的。相关数据显示，继电器的失效率几乎是智能功率器件的10到100倍之多。像在汽车这样的高标准、高可靠性要求的环境中，智能功率器件无疑是最为明智的选择。同时，传统的继电器控制布线复杂，造成的电磁干扰严重，也会使整个系统的可靠性下降，同时还会给装配和维护带来诸多问题。

灵活的参数调节功能

        在过载保护电路中，由于保险丝的特性是一定的，因此不能够根据电路的实际情况对其进行相应的调整。而采用智能功率器件的过载保护电路，就体现了无比的优越性。它可以通过单片机及软件对电流采样数据的计算，根据想要达到的效果对相关数据进行控制和调整，从而来判断电路此时是否需要进行过载保护，可极大提高过载保护电路的灵活性。

        随着汽车智能化的程度越来越高，市场对新的控制功能的需求也不断上升，如中央门锁、车窗玻璃升降、后视镜调节、天窗控制、座椅调节、点火延时控制等，因此对整个控制系统的要求也越来越高。相信基于以上五种考虑，智能功率器件将是汽车电子系统工程师的明智之选！