在汽車電子領(lǐng)域，“智能高側(cè)開關(guān)”與“智能高邊開關(guān)”這兩個名詞頻繁被提及，它們實則指代同一事物。為表述統(tǒng)一，后續(xù)我們皆以“智能高側(cè)開關(guān)”?稱之。接下來，我們將從三個維度深入剖析智能高側(cè)開關(guān)：其一為它的定義，其二是探究使用它的原因，其三則是了解它的具體應(yīng)用場景。

定義

為了更清晰透徹地理解智能高側(cè)開關(guān)，我們將其拆解為 “智能”“高側(cè)”“開關(guān)” 三個部分，接下來將按照從后往前的順序，逐一為您介紹。

1.1. 什么是“開關(guān)”？
“開關(guān)”顧名思義在電路中的作用就是開合關(guān)斷。智能高側(cè)開關(guān)內(nèi)部由主控部分和MOS兩部分組成，MOS部分就是我們所說的“開關(guān)”。智能高側(cè)開關(guān)內(nèi)部的MOS是一個NMOS開關(guān)，其導(dǎo)通和關(guān)斷是受主控部分來控制。如下圖1所示紅色框圖即為“開關(guān)”。

圖1 亞成微某款單通道智能高側(cè)開關(guān)原理框圖

1.2. 什么是“高側(cè)”？
“高側(cè)”是相對于“低側(cè)”而言。在電路中是電勢上的高和低，其參考點是智能高側(cè)開關(guān)輸出端負(fù)載的電位。如下圖2所示，即可清晰的看出“高側(cè)”的含義——智能高側(cè)開關(guān)在“電源”和“負(fù)載”之間，其電位高于負(fù)載的電位。

圖2 高邊（左）和低邊（右）開關(guān)的示意圖

1.3. 什么是“智能”？
智能的范圍很大，對于高側(cè)開關(guān)而言是在MOS基礎(chǔ)上增加了控制、保護(hù)和診斷功能，如圖3所示。控制，可以通過MCU的GPIO口來控制MOS的導(dǎo)通和關(guān)斷；保護(hù)，是主控部分集成了過溫、過流、過壓等保護(hù)功能；診斷，是主控部分設(shè)計了異常情況的反饋，如發(fā)生短路、開路、過溫等異常情況時，輸出一個故障信號給MCU，MCU會根據(jù)故障信號做出相應(yīng)動作。

圖3 智能高側(cè)開關(guān)構(gòu)成示意圖

為什么要使用智能高側(cè)開關(guān)？

在汽車低壓電氣系統(tǒng)中通常存在五種負(fù)載開通和關(guān)斷的方式，上圖2是其中兩種，其余三種方式見下圖4所示。

圖4 三種負(fù)載接線方式圖

汽車低壓電氣系統(tǒng)中多使用智能高側(cè)開關(guān)的原因大致有以下四點：

汽車系統(tǒng)中搭鐵處非常多，發(fā)生對地短路的情況遠(yuǎn)大于對電源短路，使用智能高側(cè)開關(guān)進(jìn)行切斷和導(dǎo)通負(fù)載更安全；

制造具備相同封裝與功率規(guī)格的開關(guān)時，低側(cè)開關(guān)的成本往往高于高側(cè)開關(guān)。不僅如此，在系統(tǒng)接線方面，若采用低邊開關(guān)，為確保其正常運行，還需額外配備線束；

駐車狀態(tài)下，高側(cè)開關(guān)會切斷負(fù)載與電池的連接，而低側(cè)開關(guān)僅僅斷開負(fù)載與地的連接，電池與負(fù)載依舊處于相連狀態(tài)。隨著時間的推移，若空氣濕度較大，負(fù)載端子極易遭受電化學(xué)腐蝕；

其余負(fù)載接線方式，各自適配特定應(yīng)用場景。例如，低側(cè)開關(guān)常見于熱管理系統(tǒng)，H 橋在電機驅(qū)動領(lǐng)域表現(xiàn)更出色，推挽式廣泛應(yīng)用于雨刮器驅(qū)動。

具體用途

智能高側(cè)開關(guān)在汽車與工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。在汽車領(lǐng)域，尤其在低壓電氣系統(tǒng)的配電環(huán)節(jié)，以及車身電子、智能座艙等方面發(fā)揮著重要作用。目前我司研制的多款智能高側(cè)開關(guān)已成功在眾多客戶端應(yīng)用，其主要應(yīng)用部件涵蓋了汽車五大域的各類 ECU 模塊，包括車身控制模塊（BCM）、電源分配單元（PDU）、整車控制器（VCU）、變速器控制單元（TCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）以及車載通信終端（T - BOX）等。

在工業(yè)領(lǐng)域，如工業(yè)機器人、醫(yī)療器械、儲能控制器等，智能高側(cè)開關(guān)同樣展現(xiàn)出卓越的適用性，有著強大的應(yīng)用潛力與市場前景。此處不再贅述。

圖5 汽車五大域示意圖

3.1 智能高側(cè)開關(guān)在智能配電盒（PDU）的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的LVPDU（低壓電源分配單元）內(nèi)部，驅(qū)動低壓系統(tǒng)負(fù)載主要依靠各類插片式保險絲與繼電器。其中，插片式保險絲具有典型的電流等級，如5A、10A、15A、20A等；繼電器則分為24V和12V兩種工作電壓類型，引腳數(shù)量也有五腳與四腳之分。

當(dāng)前，對于30A及以內(nèi)電流規(guī)格的保險絲和繼電器，已能夠用智能功率開關(guān)（包含高側(cè)與低側(cè)開關(guān)）來替代。而針對更高電流等級的保險需求，普遍采用“預(yù)驅(qū)+MOS”的解決方案來達(dá)成。

圖6 PDU技術(shù)迭代示意圖

3.2 智能高側(cè)開關(guān)在車身控制器（BCM）的應(yīng)用
智能高側(cè)開關(guān)在車身控制器領(lǐng)域作用顯著，能夠?qū)Ρ姸嘭?fù)載實施精準(zhǔn)控制，包括前后轉(zhuǎn)向燈、近光燈，各類電磁閥繼電器，以及門鎖、座椅加熱等負(fù)載的驅(qū)動。
比如，我公司重點推廣的 RM77030DD，可以驅(qū)動75W的前后近光燈或者電磁閥，該型號的典型應(yīng)用電路如下圖7所示。

圖7 RM77030DD典型應(yīng)用圖

3.3 工業(yè)機器人的應(yīng)用
RM75150與RM75200這兩款小電流智能高側(cè)開關(guān)，可應(yīng)用在工業(yè)機器人的機械臂控制領(lǐng)域，主要負(fù)責(zé)開通和關(guān)斷 24V 的數(shù)字量輸出，此電壓穩(wěn)定無波動，電流也基本保持恒定。正常情況下，電流僅為幾個mA，不過在類似電機抱閘這樣的特殊場景中，電流會攀升至1A左右。
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