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TLE9189功能總覽 電動化和智能化是中國汽車市場呈現出競爭白熱化的焦點，我們在討論汽車用戶體驗的舒適性，智能化等熱點話題的同時，也不容忽視汽車的安全，尤其與駕駛直接相關的電助力轉向系統(EPS)和剎車系統(EMB)。 線控轉向和剎車也成為行業發展的熱點方向，這就更加要求系統在功能安全層面實現幾乎零容錯的極致可靠性。為此，英飛凌可以提供全套的解決方案，包括PMIC，AURIX™，Driver和MOSFET。其中，ASIL-D級別的三相BLDC driver作為連接MCU和MOS的關鍵元器件，在驅動系統故障診斷和保護方面，發揮著至關重要的作用。 在此背景下，英飛凌基于多年汽車電機驅動的經驗，尤其是經典產品TLE9183，推出了全面技術升級的三相智能柵極驅動器TLE9189。如下圖所示，TLE9189具備200nC驅動能力以及低邊相電流的運放精確采集功能，支持4.2V至36V寬電壓輸入。 其自適應MOSFET控制技術，可在復雜工況下動態調節MOS開關特性，顯著提升EMC性能并降低功率損耗。通過集成高精度電流檢測與多層級診斷功能（覆蓋芯片自身、逆變器及MCU接口），實現了從信號輸入到功率輸出的全鏈路安全監控，確保系統在單點失效時仍能維持功能完整性。 
TLE9189功能安全實現方法 TLE9189為了幫助客戶實現系統級的功能安全，在芯片層面做了非常多的故障診斷和保護，那么如何理解其內在理念呢？抽絲剝繭，化繁為簡。首先將各種故障進行分類，如下圖左側故障類型所示，包括過溫，MOS的Vds過流保護，門極狀態檢測等。然后對故障選擇對應的反應行為，如下圖中間的方框所示。最后MCU可以基于收到的故障報告，根據系統需求，控制系統進入預定義的安全狀態。針對每個環節的詳細介紹，請參考用戶手冊。
TLE9189特點及帶來的系統級好處 基于英飛凌TLE9183的多年量產應用經驗，英飛凌在繼承上代產品的優勢基礎上，為用戶帶來了新的技術特點。除了增加如下圖所示的內置相位監控功能和故障模式下的剎車功能以外，還采用了新的電流型門極驅動技術，具備active/freewheeling模式自動檢測，MOS開關時間測量等新功能，幫助用戶進一步優化系統性能，并且基于此，可以實現更豐富的診斷功能。
先進的自適應多段電流驅動技術 MOS的開關過程是控制Vgs的電壓，達到閾值便進入開啟狀態，但其本質是給其寄生的電容進行充放電。如下兩張圖所展示的MOS開關過程，開啟充電過程包括pre charge, charge, miller charge, post charge 和最后的hold階段；關閉放電過程包括pre discharge, miller discharge, discharge和最后的hold階段。 在繼承電流驅動序列控制的技術基礎上，TLE9189還增加了自適應MOSFET控制功能, 使得TLE9189能精確控制MOSFET預充和預放電流，從而進一步優化預開啟和預關閉的時間。
基于上述多段電流自適應控制的靈活配置和調節，可以為用戶提供以下好處。 1. 降低系統成本：通過軟件修改寄存器參數，進而修正MOS開關充放電波形。這可以幫助用戶減少外圍器件的數量，減小PCB板面積，降低系統成本。 2. 提高系統效率：多段電流控制使客戶的系統在滿足EMC的情況下，開關損耗最低。 3. 優化小占空比控制：MOS開啟和關閉過程的不對稱性增加了小占空比控制的難度。如下圖所示，通過分別設置不同的開啟和關閉過程的充放電電流，使MOS真正的開關占空比更接近理論占空比。
TLE9189 多段電流電流控制實測波形 TLE9189除了可以為客戶提供豐富的文檔，還有評估板和對應的上位機等工具，幫助用戶快速上手。下面，讓我們看看在TLE9189評估板上實測的表現吧。
如下圖所示，分別是MOS開啟和關閉的波形，包含了SH電壓，Vgs電壓和序列控制模式下的多段充放電電流。從圖中可以看到，我們通過調整充放電電流，可以得到非常完美的開啟和關閉過程。對該產品有興趣的朋友，歡迎大家聯系我們，了解更多產品細節，也可以通過官網提交你的需求。
本文作者：Yu Haipeng, Ai Vincent
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