在汽車行業(yè)向軟件定義汽車（SDV）轉(zhuǎn)型的大趨勢下，汽車制造商們不斷探索創(chuàng)新，以提升汽車的智能化水平和性能。其中，在區(qū)域控制器中集成受保護的半導(dǎo)體開關(guān)成為了一項關(guān)鍵舉措。電子保險絲和 SmartFET 等元件可為負載、傳感器和執(zhí)行器提供保護，從而提高汽車系統(tǒng)的功能安全性，更好地應(yīng)對各種功能故障情況。
與傳統(tǒng)的域架構(gòu)不同，區(qū)域控制架構(gòu)采用集中控制和計算的方式，將分散在各個 ECU 上的軟件統(tǒng)一交由強大的中央計算機處理。這種架構(gòu)為下游的電子控制和配電提供了更高的靈活性，同時也大大降低了車輛線束的復(fù)雜性和重量。本文將圍繞車輛區(qū)域控制架構(gòu)的趨勢和技術(shù)展開，詳細介紹區(qū)域控制器（ZCU）框圖、NCV7410 10BASE - T1S 以太網(wǎng)收發(fā)器等相關(guān)內(nèi)容。
區(qū)域控制器（ZCU）是車輛區(qū)域控制架構(gòu)中的元素，負責(zé)管理指定區(qū)域內(nèi)的配電工作。它從 PDU 接收電力，并將電力智能地分配給所負責(zé)區(qū)域內(nèi)的各種電氣系統(tǒng)、負載和傳感器。傳統(tǒng)的 ECU 仍可通過 CAN、LIN 等傳統(tǒng)總線，保持與 ZCU 的連接。這種分布式方法不僅降低了車輛線束的復(fù)雜性和重量，還提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性。
ZCU 能夠集成多個關(guān)鍵組件，如 SmartFET、電子保險絲和分立 MOSFET 等。同時，它還支持高速通信網(wǎng)絡(luò)，可利用 NCV7410 和 T30HM1TS2500 等 10BASE - T1S 以太網(wǎng)收發(fā)器，與中央計算機或其他車輛系統(tǒng)進行高效的數(shù)據(jù)通信。目前，市場上有多種方案可供選擇，能夠滿足不同汽車制造商及其車型的特定要求。下面的框圖簡要展示了 ZCU 的組成結(jié)構(gòu)。
NCV7410 是一款符合 IEEE 802.3cg 規(guī)定且遵循 10BASE - T1S 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)收發(fā)器，集成了介質(zhì)訪問控制器（MAC - PHY）。它支持在共享介質(zhì)（多點）網(wǎng)絡(luò)上運行，單根雙絞線（UTP / STP）連接長度可達 25 米。NCV7410 配有從屬模式 SPI 接口，允許低引腳數(shù)連接到標(biāo)準(zhǔn)的主機 MCU 或 SoC。通過這些特性，它能以 10 Mbps 的速度與連接到共享介質(zhì)（UTP）的多個節(jié)點進行通信。
多點拓撲是汽車以太網(wǎng)的一項革命性變革，為區(qū)域控制架構(gòu)下的現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)提供了經(jīng)濟、可擴展且高效的解決方案。多個器件（節(jié)點）連接到同一根雙絞線電纜，形成類似總線的結(jié)構(gòu)。雖然與 CAN 等先前的技術(shù)類似，但它具備了以太網(wǎng)功能。通過新的區(qū)域控制架構(gòu)，基于域的復(fù)雜布線可得到簡化，更易于管理和維護。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定至少可連接 8 個節(jié)點，根據(jù)實際的實現(xiàn)方案和長度，還可能連接更多節(jié)點。如今的車輛需要具備很高的靈活性，10BASE - T1S 支持輕松添加新節(jié)點，無需進行大量重新布線。同時，物理層沖突避免（PLCA）機制會為每個節(jié)點分配特定的時間段來傳輸數(shù)據(jù)，從而避免數(shù)據(jù)沖突。NCV7410 還實現(xiàn)了一項獨特功能：PLCA 優(yōu)先模式，較低的 PLCA ID 優(yōu)先于較高的 PLCA ID，提供了類似 CAN 的仲裁機制。
T30HM1TS2500（T2500）是一款先進的 10BASE - T1S 以太網(wǎng)收發(fā)器，集成了介質(zhì)訪問控制器（MAC - PHY）。它基于全新 Treo 平臺（BCD65）設(shè)計，能夠以 10 Mbps 的速度與連接到共享介質(zhì)（UTP）的多個節(jié)點進行通信。
T2500 由 CSMA/CD MAC 和 PHY 組成，并具備物理層沖突避免（PLCA）功能，可防止物理層沖突，提高 CSMA/CD 的吞吐量。它使用 SPI（時鐘頻率高達 25 MHz）作為與更高層進行通信的接口。相較于 NCV7410，T2500 支持更多特性，如拓撲發(fā)現(xiàn)（符合 TC14），支持節(jié)點間的距離測量；休眠 / 喚醒（符合 TC10）配置功能，休眠模式下電流消耗低（35 μA）；時間戳（符合 TC6），可實現(xiàn)的時間同步；可直接連接電池（VBAT 引腳），支持 48 V；在更小、更緊湊的 QFNW20 4 x 4 mm 封裝中，融入了更多功能。
SZ ESD9901 和 SZESD9902 旨在保護敏感的汽車電子設(shè)備免受 ESD、浪涌及其他有害瞬變事件的影響。這些器件符合 OPEN Alliance 10/100/1000 BASE - T1 以太網(wǎng)和其他高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范，可為收發(fā)器 PHY 的連接器側(cè)提供雙向 ESD 保護。高觸發(fā)電壓（≥ 100V）功能可消除差分信號失真箝位。
安森美開發(fā)的 Treo 平臺是一款專門針對能效、集成度和性能需求的模擬和混合信號平臺。該平臺采用 65nm Bipolar - CMOS - DMOS（BCD）工藝技術(shù)，支持 1 - 90V 的電壓范圍，將進一步擴展安森美的智能電源和感知技術(shù)，助力打造下一代電源管理 IC、傳感器接口、專用通信器件和可靠的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
Treo 平臺基于 BCD65 技術(shù)，將雙極晶體管（用于模擬功能）、CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管（用于數(shù)字處理）和 DMOS（雙重擴散金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管（用于功率和高壓元件）的優(yōu)點整合到一顆芯片中。與市面上其他 BCD 平臺相比，安森美 Treo 平臺的獨特之處在于，它提供了更寬的電壓范圍（1 - 90 V），先進的 65nm 工藝技術(shù)實現(xiàn)了超高的集成度，同時降低了功耗。
目前已有多款基于該平臺的產(chǎn)品開發(fā)完成，現(xiàn)已進入樣品測試階段，包括電壓轉(zhuǎn)換器、LDO 和多相控制器等。部分產(chǎn)品面向大眾市場，而另一些產(chǎn)品則是根據(jù)客戶需求定制的。從 2025 年開始，安森美將利用該平臺開發(fā)更多種類的產(chǎn)品，如電感位置傳感器、10BASE - T1S 以太網(wǎng)控制器、DC - DC 轉(zhuǎn)換器、LDO、多相控制器、汽車 LED 驅(qū)動器、電氣安全 IC 等。
NIV3071 是一款 60 V DC、65 V TR 電子保險絲，在一個封裝中集成了 4 個獨立通道。電子保險絲支持高達 10 A 的連續(xù)輸出電流，采用小型 5x6 mm WQFN16 封裝。每個集成電子保險絲都有固定的軟啟動時間，所有通道共用可配置的電流限制。
該器件適用于 12 V 至 48 V 的廣泛汽車應(yīng)用，可保護多 4 個獨立的 2.5 A 負載，或?qū)㈦娮颖ｋU絲配置為單通道保護，以驅(qū)動高達 10 A 的單個連續(xù)負載電流。它非常適合實現(xiàn)汽車區(qū)域控制器，確保整個車輛的局部 ECU 受到保護且穩(wěn)健可靠，還能保護 12 V 和 48 V 下游負載免受輸出短路、過載和過電流事件的影響。電子保險絲可以通過構(gòu)建冗余網(wǎng)絡(luò)來提高 48V 電氣架構(gòu)的穩(wěn)健性和可靠性。
對于 NCV7410 10BASE - T1S 以太網(wǎng)收發(fā)器，當(dāng)前已有兩款評估板（EVB）可用于評估。評估板按連接方式分為兩種版本：MAC - PHY（SPI 接口），通過 SPI 接口與 MCU 兼容；10BASE - T1S 轉(zhuǎn) USB 加密狗，可用于兩種不同的用例，一是通過 USB - C 端口將 PC 連接到 10BASE - T1S，使用安森美的 GUI 來控制評估板，引腳接頭可連接到示波器或信號分析儀，用于監(jiān)測 MII 接口流量；二是通過引腳接頭連接到遠程 MCU，以評估 10BASE - T1S PHY。
NIV3071 評估板可用于測試和評估 NIV3071 電子保險絲。用戶將直流電壓施加到輸入端，可將（每個通道）多 4 個高達 2.5 A 的負載連接到輸出端。這款評估板具有 NIV3071 所有引腳的測試點，可選擇跳線進行調(diào)節(jié)，而且具有用于設(shè)置電流限制的電位器。該評估板有兩種版本：NIV3071MTW3GEVB - 閂鎖版電子保險絲；NIV3071MTW4GEVB - 自恢復(fù)版電子保險絲。
