當(dāng)今的汽車正朝著提供高能效同時對環(huán)境影響降至低的方向發(fā)展。但就長遠(yuǎn)而言，以非石油為基礎(chǔ)的動力系統(tǒng)似乎是具前景的解決方案；與此同時，汽車工業(yè)正在推出基于現(xiàn)有技術(shù)引入更多改進(jìn)。一項主要趨勢是混合動力化（hybridization），其中微混合動力（包括停止-啟動系統(tǒng)）和輕度（mild）混合動力存在大量增長機(jī)會。這些“適度混合動力”方案可能看上去已經(jīng)過氣，但業(yè)界仍在圍繞這些應(yīng)用進(jìn)行大量電子及機(jī)械開發(fā)。

　　本文將首先審視一些跟倫德爾（Lundell）式電動機(jī)（更廣為人知的名稱是“交流發(fā)電機(jī)”）相關(guān)的持續(xù)改進(jìn)的示例。由于采用了更好的電子控制，它的能效提升了，更多的能量被恢復(fù)，發(fā)動機(jī)頻繁啟動的影響被處理平順了。本文的第二部分將重點介紹汽車中加入的更多傳感器，這些傳感器將幫助進(jìn)一步降低傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)對石油的依賴。后一段闡釋現(xiàn)有電感型傳感器技術(shù)可以怎樣優(yōu)化剎車踏板以幫助汽車節(jié)省更多能量。

　　啟動交流發(fā)電機(jī)

　　在啟動交流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，無源整流二極管被大電流開關(guān)替代。這些開關(guān)負(fù)責(zé)驅(qū)動啟動交流發(fā)電機(jī)，使其作為電機(jī)（啟動機(jī)模式），并在交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的定子電流上執(zhí)行同步整流（交流發(fā)電機(jī)模式）。同步整流大幅通過以高導(dǎo)電性的通道分流（本體）二極管，提升交流發(fā)電機(jī)能效，將正向壓降降至低于150 mV。

　　此應(yīng)用的一項主要功能挑戰(zhàn)就是確保在定子電流反向時開關(guān)以極快速度關(guān)斷；開關(guān)關(guān)斷有任何延遲都會導(dǎo)致不必要的電池放電，其方式跟常規(guī)二極管的反向恢復(fù)非常類似。有鑒于此，預(yù)驅(qū)動器IC包含在自主門極控制環(huán)路內(nèi)部工作的高歪曲率驅(qū)動器，設(shè)計目的是在整流期間歐姆損耗與電流符號改變時的過渡損耗之間取得盡可能佳的折衷。在IC中集成這些預(yù)驅(qū)動器相當(dāng)復(fù)雜。

　　首先，它要求多種不同電壓域共存在同一個硅襯底上，同時確保這些電壓域之間的可靠通信。

　　其次，啟動交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動器IC被置于可能是環(huán)境惡劣的位置，可能會遭受電池反向、負(fù)載突降、陰極接地轉(zhuǎn)移、定子相位上極大的dV/dt（數(shù)量級為每微 秒100 V）、電磁干擾等多種瞬態(tài)事件。同樣，使用差分技術(shù)及細(xì)致管理硅襯底上的寄生（雙極）效應(yīng)，有可能采用高性價比的降壓技術(shù)而非絕緣硅（SOI）技術(shù)來構(gòu)建此類IC。

　　圖1：啟動交流發(fā)電機(jī)中采用強(qiáng)固的預(yù)驅(qū)動器來控制高門極-源極電容（Cgs）的MOSFET

　　除了傳統(tǒng)鉛酸電池，我們看到越來越多的儲能組件被用于啟動-停止系統(tǒng)中的電源網(wǎng)絡(luò)，如鋰離子電池、超級電容等。在這些系統(tǒng)中，安全領(lǐng)域變得跟核心功能一樣重要。因此，我們看到ISO26262安全標(biāo)準(zhǔn)越來越多地進(jìn)入我們的視野，有時會導(dǎo)致相當(dāng)部分硅片面積專門用于監(jiān)測應(yīng)用，檢測此IC及其伴侶IC的運(yùn)行健全狀況，并在有需要的情況下確保安全狀態(tài)。

　　后，智能電路及大功率元器件在緊鄰位置的組合表示控制電路的結(jié)點溫度大幅上升；在應(yīng)用中需要考慮工作結(jié)點溫度高于175℃的情形并不罕見。此外，在元器件認(rèn)證階段，可能使用高達(dá)200℃的溫度來進(jìn)一步加速老化過程，以將使用壽命測試時長保持在合理的2，000小時之內(nèi)。通過使用帶有擴(kuò)展溫度范圍的硅工藝，并在設(shè)計階段將在設(shè)計約束考慮在內(nèi)，就能夠有效地應(yīng)對這個挑戰(zhàn)。

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