ST L9026可配置多路汽車(chē)?yán)^電器驅(qū)動(dòng)方案深度解析

在汽車(chē)電子系統(tǒng)中，繼電器驅(qū)動(dòng)器作為核心組件之一，承擔(dān)著控制各類(lèi)負(fù)載（如LED、燈泡、繼電器、電磁閥等）的關(guān)鍵任務(wù)。隨著汽車(chē)智能化、電動(dòng)化趨勢(shì)的加速，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的功能集成度、安全性、可靠性及靈活性提出了更高要求。ST L9026作為一款專為汽車(chē)應(yīng)用設(shè)計(jì)的多通道繼電器驅(qū)動(dòng)器，憑借其高度可配置性、全面的保護(hù)功能及強(qiáng)大的診斷能力，成為車(chē)身控制模塊（BCM）、整車(chē)控制器（VCU）、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）及區(qū)域控制器（ZCU）等領(lǐng)域的優(yōu)選方案。本文將從元器件型號(hào)選擇、器件作用、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、功能特性及應(yīng)用場(chǎng)景等維度，對(duì)ST L9026進(jìn)行全面解析。

一、優(yōu)選元器件型號(hào)及核心參數(shù)

ST L9026系列包含多種型號(hào)，其中L9026-B03N為典型代表。該型號(hào)采用24引腳HTSSOP封裝，核心參數(shù)如下：

• 輸出通道：集成2路固定高側(cè)（HS）驅(qū)動(dòng)器和6路可配置高側(cè)/低側(cè)（HS/LS）驅(qū)動(dòng)器，共8路輸出。

• 輸入接口：支持SPI通信（16位串行外設(shè)接口）及2個(gè)專用并行輸入引腳，兼容8位SPI設(shè)備，支持菊花鏈連接。

• 負(fù)載兼容性：可驅(qū)動(dòng)電阻性、電感性及電容性負(fù)載，負(fù)載電壓范圍6V~28V。

• 保護(hù)功能：集成對(duì)地短路（GND Short）、開(kāi)路負(fù)載（Open Load）、過(guò)流（Over Current）及超溫（Over Temperature）檢測(cè)。

• 安全特性：符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，支持ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)，最高可達(dá)ASIL-B等級(jí)。

• 工作溫度范圍：-40°C~125°C（TA），滿足嚴(yán)苛的汽車(chē)環(huán)境要求。

• 封裝形式：提供HTSSOP24和VFQFPN32兩種封裝選項(xiàng)，VFQFPN封裝增加2個(gè)安全引腳。

二、器件作用及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 多通道驅(qū)動(dòng)與靈活配置

L9026的8路輸出通道中，2路為固定高側(cè)驅(qū)動(dòng)，6路支持高側(cè)/低側(cè)靈活配置。這種設(shè)計(jì)允許用戶根據(jù)負(fù)載類(lèi)型（如繼電器需低側(cè)驅(qū)動(dòng)、LED需高側(cè)驅(qū)動(dòng)）調(diào)整輸出模式，無(wú)需額外增加外圍電路。例如，在車(chē)身控制模塊中，可通過(guò)SPI配置將部分通道設(shè)為高側(cè)驅(qū)動(dòng)控制車(chē)燈，另一部分設(shè)為低側(cè)驅(qū)動(dòng)控制繼電器，實(shí)現(xiàn)單一芯片的多功能集成。

2. 高級(jí)保護(hù)與診斷功能

L9026內(nèi)置全面的保護(hù)機(jī)制，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載狀態(tài)并觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作：

• 對(duì)地短路檢測(cè)：當(dāng)輸出端意外接地時(shí)，芯片自動(dòng)關(guān)閉通道并記錄故障。

• 開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)：識(shí)別負(fù)載斷開(kāi)或接觸不良，避免誤操作。

• 過(guò)流保護(hù)：通過(guò)內(nèi)部電流采樣電路監(jiān)測(cè)負(fù)載電流，超過(guò)閾值時(shí)關(guān)閉通道。

• 超溫保護(hù)：內(nèi)置溫度傳感器監(jiān)控芯片溫度，觸發(fā)過(guò)熱保護(hù)。
  所有故障信息均可通過(guò)SPI接口讀取，便于系統(tǒng)診斷與維護(hù)。

3. 兼容性與擴(kuò)展性

L9026支持3.3V/5V邏輯電平輸入，兼容主流微控制器（MCU）。其SPI接口支持菊花鏈連接，允許通過(guò)單一MCU控制多顆L9026芯片，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并降低成本。此外，芯片內(nèi)置2個(gè)PWM發(fā)生器，可卸載MCU的PWM生成任務(wù)，降低MCU負(fù)載。

4. 低功耗與可靠性

L9026在RESET條件下靜態(tài)電流極低，延長(zhǎng)電池壽命。其VBATT引腳支持反向電池保護(hù)，無(wú)需外部二極管，減少PCB面積與成本。芯片通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證，確保在汽車(chē)級(jí)環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

三、為何選擇ST L9026？

1. 平臺(tái)化設(shè)計(jì)支持

現(xiàn)代汽車(chē)電子系統(tǒng)趨向平臺(tái)化設(shè)計(jì)，要求驅(qū)動(dòng)器具備高度靈活性。L9026的6路可配置HS/LS驅(qū)動(dòng)器允許同一硬件平臺(tái)適配不同車(chē)型或配置，減少研發(fā)周期與成本。例如，同一PCB設(shè)計(jì)可通過(guò)SPI配置實(shí)現(xiàn)高配車(chē)型的8通道高側(cè)驅(qū)動(dòng)與低配車(chē)型的4通道高側(cè)+4通道低側(cè)驅(qū)動(dòng)。

2. 功能安全與合規(guī)性

隨著汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 26262）的普及，驅(qū)動(dòng)器需具備故障檢測(cè)與容錯(cuò)能力。L9026符合ASIL-B等級(jí)要求，提供故障安全輸出（Limp Home模式），在SPI故障或電源異常時(shí)仍能通過(guò)2個(gè)選定通道維持基本功能（如應(yīng)急照明或繼電器控制），確保行車(chē)安全。

3. 降低系統(tǒng)復(fù)雜度

傳統(tǒng)方案中，高側(cè)與低側(cè)驅(qū)動(dòng)需分別采用不同芯片，增加PCB面積與成本。L9026的單芯片集成方案顯著減少元器件數(shù)量，簡(jiǎn)化布線并提升可靠性。此外，其內(nèi)置的診斷功能可替代外部監(jiān)測(cè)電路，進(jìn)一步優(yōu)化BOM成本。

4. 生態(tài)支持與開(kāi)發(fā)便利性

ST提供L9026評(píng)估板（EVAL-L9026-YO），包含預(yù)先安裝的芯片、關(guān)鍵信號(hào)測(cè)試點(diǎn)及擴(kuò)展連接器。用戶可通過(guò)圖形用戶界面（GUI）快速配置芯片參數(shù)，驗(yàn)證功能。評(píng)估板支持SPI通信與并行輸入控制，便于與MCU集成調(diào)試。

四、元器件功能詳解

1. 通道配置與驅(qū)動(dòng)模式

L9026的8路輸出通道分為兩類(lèi)：

• 固定高側(cè)驅(qū)動(dòng)（HS）：2路通道默認(rèn)配置為高側(cè)驅(qū)動(dòng)，適用于需直接連接電源的負(fù)載（如LED、燈泡）。

• 可配置高側(cè)/低側(cè)驅(qū)動(dòng)（HS/LS）：6路通道通過(guò)SPI配置，可靈活切換為高側(cè)或低側(cè)驅(qū)動(dòng)模式。高側(cè)驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸出端連接至負(fù)載與地之間；低側(cè)驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸出端連接至負(fù)載與電源之間。

2. 輸入控制方式

L9026支持三種輸入控制方式：

• SPI通信：通過(guò)16位SPI接口配置通道模式、PWM參數(shù)及讀取診斷信息，支持菊花鏈連接。

• 并行輸入：2個(gè)專用并行輸入引腳可直接控制2個(gè)預(yù)定義輸出通道，適用于簡(jiǎn)單應(yīng)用。

• 內(nèi)部PWM發(fā)生器：芯片內(nèi)置2個(gè)PWM發(fā)生器，可生成特定頻率的PWM信號(hào)，卸載MCU任務(wù)。

3. 保護(hù)與診斷機(jī)制

• 對(duì)地短路保護(hù)：當(dāng)輸出端電壓低于閾值時(shí)，芯片關(guān)閉通道并記錄故障。

• 開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)：通過(guò)監(jiān)測(cè)輸出電流判斷負(fù)載是否斷開(kāi)，適用于繼電器觸點(diǎn)檢測(cè)。

• 過(guò)流保護(hù)：分兩檔閾值（固定限流或SPI可調(diào)限流），避免負(fù)載損壞。

• 超溫保護(hù)：溫度超過(guò)150°C時(shí)關(guān)閉所有通道，冷卻后自動(dòng)恢復(fù)。

4. 特殊功能模式

• 燈泡浪涌模式（BIM）：針對(duì)大電容負(fù)載（如氙氣燈），在啟動(dòng)時(shí)限制電流上升速率，避免觸發(fā)過(guò)流保護(hù)。

• Limp Home模式：在SPI故障或電源異常時(shí)，通過(guò)2個(gè)選定通道維持基本功能，確保車(chē)輛可安全行駛至維修點(diǎn)。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 車(chē)身控制模塊（BCM）

BCM負(fù)責(zé)控制車(chē)燈、雨刮、門(mén)鎖等負(fù)載。L9026的8路輸出可分別驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向燈（高側(cè)驅(qū)動(dòng)）、門(mén)鎖繼電器（低側(cè)驅(qū)動(dòng)）及車(chē)內(nèi)氛圍燈（PWM調(diào)光），并通過(guò)SPI與MCU通信，實(shí)現(xiàn)集中控制與故障診斷。

2. 座椅與天窗控制系統(tǒng)

在電動(dòng)座椅或天窗控制中，L9026的低側(cè)驅(qū)動(dòng)通道可控制電機(jī)繼電器，高側(cè)驅(qū)動(dòng)通道可控制LED指示燈。其過(guò)流保護(hù)功能可防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)損壞電路。

3. 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）

EMS需驅(qū)動(dòng)燃油泵繼電器、冷卻風(fēng)扇等負(fù)載。L9026的寬電壓范圍（6V~28V）兼容12V/24V汽車(chē)電氣系統(tǒng)，其開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)功能可監(jiān)測(cè)繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)，確保系統(tǒng)可靠性。

4. 區(qū)域控制器（ZCU）

在汽車(chē)電子電氣架構(gòu)（EEA）向域集中化發(fā)展的趨勢(shì)下，ZCU需集成更多功能。L9026的多通道驅(qū)動(dòng)能力可替代多個(gè)分立器件，減少PCB面積并提升系統(tǒng)集成度。

六、與其他方案對(duì)比

1. 與分立方案對(duì)比

傳統(tǒng)分立方案需采用多個(gè)高側(cè)/低側(cè)驅(qū)動(dòng)器、保護(hù)電路及監(jiān)測(cè)芯片，PCB面積大且成本高。L9026單芯片集成8路驅(qū)動(dòng)與保護(hù)功能，BOM成本降低約40%，PCB面積減少30%。

2. 與競(jìng)品對(duì)比

以某競(jìng)品為例，其驅(qū)動(dòng)器僅支持固定高側(cè)/低側(cè)配置，無(wú)法靈活切換；且診斷功能有限，僅提供過(guò)流與超溫保護(hù)。L9026的可配置通道與全面診斷功能顯著提升系統(tǒng)適應(yīng)性與安全性。

七、總結(jié)

ST L9026作為一款專為汽車(chē)應(yīng)用設(shè)計(jì)的多通道繼電器驅(qū)動(dòng)器，憑借其高度可配置性、全面的保護(hù)與診斷功能、低功耗特性及強(qiáng)大的生態(tài)支持，成為車(chē)身控制、動(dòng)力系統(tǒng)及區(qū)域控制器等領(lǐng)域的理想選擇。其8路輸出通道、SPI/并行輸入控制、ASIL-B功能安全等級(jí)及豐富的開(kāi)發(fā)工具，可顯著簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提升可靠性并降低BOM成本。在汽車(chē)智能化與電動(dòng)化趨勢(shì)下，L9026將為汽車(chē)電子系統(tǒng)的創(chuàng)新提供有力支撐。