NXP FS23 SBC：汽車電子控制單元的理想之選

在汽車電子領(lǐng)域，電子控制單元（ECU）的性能和安全性至關(guān)重要。NXP推出的FS23 SBC（Safety System Basis）系列設(shè)備，憑借其卓越的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為汽車電子工程師的熱門選擇。今天我們就來深入了解一下這款FS23 SBC。

文件下載：NXP Semiconductors FS23安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片 (SBC) PMIC.pdf

一、總體概述

FS23 SBC是一個(gè)可擴(kuò)展的設(shè)備家族，具有引腳兼容和軟件兼容的特點(diǎn)。它能夠從線性穩(wěn)壓器版本擴(kuò)展到DC - DC穩(wěn)壓器版本，并且安全等級(jí)可從QM提升到ASIL B。該設(shè)備集成了CAN和LIN收發(fā)器，以及一系列系統(tǒng)和安全特性，適用于最新一代的汽車電子控制單元。其高度集成的設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化車身和舒適市場(chǎng)的物料清單（BOM）成本，同時(shí)具備高靈活性，既適用于基于S32K處理器的應(yīng)用，也能與多供應(yīng)商的處理器兼容。此外，多個(gè)設(shè)備版本可供選擇，在輸出電壓設(shè)置、工作頻率、上電時(shí)序和輸入/輸出配置等方面提供多樣化的選擇，以滿足不同的應(yīng)用需求。

二、特性與優(yōu)勢(shì)

1. 工作模式

• 正常模式：提供所有電源管理和功能安全特性。
• 停止模式（LPOFF）：低功耗關(guān)閉模式，具備多種喚醒源。
• 待機(jī)模式（LPON）：低功耗開啟模式，HVBUCK或HVLDO1處于活動(dòng)狀態(tài)，同樣具備多種喚醒源。

2. 電源管理

• HVBUCK：集成FET的同步降壓轉(zhuǎn)換器，正常模式和LPON模式的輸出電壓可配置（3.3 V或5.5 V）。正常模式下輸出直流電流能力為400 mA，低功耗開啟模式下為100 mA。
• HVLDO1：可為MCU供電的高壓LDO，輸出電壓可選（3.3 V或5.5 V），內(nèi)部PMOS時(shí)直流電流能力可達(dá)100 mA，使用外部PNP時(shí)可達(dá)250 mA。
• HVLDO2：為系統(tǒng)負(fù)載供電的高壓LDO穩(wěn)壓器，可為外部傳感器提供可選的外部保護(hù)，輸出電壓可選（3.3 V或5.0 V），直流電流能力可達(dá)100 mA。
• HVLDO3：為CAN FD模塊或其他設(shè)備供電的高壓LDO穩(wěn)壓器，輸出電壓可選（3.3 V或5.0 V），電流能力可達(dá)150 mA。

3. 系統(tǒng)特性

• 通信接口：支持一個(gè)符合ISO 11898 - 2:2016和SAE J2284標(biāo)準(zhǔn)、最高達(dá)2 Mbps通信速率的CAN FD接口，以及一個(gè)符合LIN 2.2、ISO 17987 - 4和SAE - J2602 - 2標(biāo)準(zhǔn)的LIN接口。
• 喚醒輸入：具備兩個(gè)可承受40 V電壓的喚醒輸入、兩個(gè)具備喚醒能力且可承受40 V電壓的高壓I/O，以及多達(dá)四個(gè)具備喚醒能力的低壓I/O。
• 驅(qū)動(dòng)能力：四個(gè)可配置的高邊驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)能力為150 mA，可用于為LED供電或使能外部設(shè)備，具備循環(huán)檢測(cè)能力。
• 喚醒源多樣：包括WAKE引腳、HVIO引腳、LVIO引腳、CAN FD、LIN或?qū)Ｓ玫腟PI/I2C命令。
• 設(shè)備控制：可通過帶有CRC的32位SPI接口或I2C接口進(jìn)行設(shè)備控制。
• 定時(shí)器與監(jiān)測(cè)：集成了用于系統(tǒng)關(guān)機(jī)和喚醒控制的長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間定時(shí)器（LDT），可編程時(shí)間長(zhǎng)達(dá)194天；配備16通道模擬多路復(fù)用器（AMUX），用于系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，如溫度、電池電壓和內(nèi)部電壓。

4. 功能安全

• 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：遵循ISO 26262:2018標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，適用于ASIL B應(yīng)用。
• 監(jiān)測(cè)機(jī)制：具有帶獨(dú)立參考的內(nèi)部監(jiān)測(cè)電路，以及用于外部電壓監(jiān)測(cè)的額外輸入。
• 故障監(jiān)測(cè)：具備窗口或超時(shí)看門狗功能，可通過軟件監(jiān)測(cè)MCU故障；FCCU輸入可通過硬件監(jiān)測(cè)MCU故障。
• 自檢功能：支持按需進(jìn)行模擬內(nèi)置自檢（ABIST）。
• 安全輸出：提供安全輸出（RSTB、FS0B、LIMP0和LIMP1/2），具備1.25 Hz或100 Hz的PWM能力。

5. EMC合規(guī)性

FS23的EMC測(cè)試按照Z(yǔ)VEI Generic IC EMC Test Specification version 2.1 (2017)和FMC1278 Electromagnetic Compatibility Specification for Electrical/Electronic Components and subsystems version 3.0 (2018)進(jìn)行，確保了設(shè)備在電磁環(huán)境中的可靠性。

6. 配置與啟用

• 封裝形式：采用QFN48EP封裝，7 x 7 x 0.85 mm，引腳間距0.5 mm，帶有裸露焊盤，有助于優(yōu)化熱管理，引腳可焊邊設(shè)計(jì)方便焊接。
• 內(nèi)存特性：具備一次性可編程（OTP）存儲(chǔ)器，用于實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性、擴(kuò)展性和設(shè)備定制；還提供OTP仿真模式，方便系統(tǒng)開發(fā)和評(píng)估。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

FS23 SBC適用于多種汽車應(yīng)用，包括車身控制模塊、 HVAC（供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)）、照明、轉(zhuǎn)向柱鎖、座椅模塊、車頂模塊、車門控制模塊、汽車進(jìn)入系統(tǒng)、換擋器、安全帶預(yù)緊裝置、尾門、報(bào)警器等。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否有遇到某個(gè)場(chǎng)景對(duì)FS23的某項(xiàng)特性有特別高的要求呢？

四、訂購(gòu)信息

1. 型號(hào)定義

FS23有完整型號(hào)和簡(jiǎn)化型號(hào)兩種編號(hào)類型，不同的編號(hào)部分代表了不同的產(chǎn)品特性，如發(fā)布類型、電源管理解決方案、ASIL等級(jí)、OTP版本和封裝等。通過這些編號(hào)，工程師可以清晰地了解產(chǎn)品的具體配置。

2. 型號(hào)列表

文檔中提供了詳細(xì)的設(shè)備細(xì)分表和可訂購(gòu)的型號(hào)列表，不同型號(hào)在電源管理類型、通信接口、功能安全特性等方面存在差異，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。對(duì)于未編程的OTP配置，可選擇A0型號(hào)；對(duì)于預(yù)編程的OTP配置，通過型號(hào)擴(kuò)展來管理；如果需要自定義OTP配置，可聯(lián)系當(dāng)?shù)豊XP銷售代表。此外，若需要以卷帶包裝形式訂購(gòu)零件，可在完整型號(hào)后添加R2后綴。

五、框圖與封裝圖

文檔中提供了FS2320（HVBUCK）和FS2300（HVLDO1）的功能框圖，以及設(shè)備的封裝圖，為工程師在設(shè)計(jì)電路板時(shí)提供了直觀的參考。從這些圖中，大家能更好地理解FS23內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)和引腳布局，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

六、修訂歷史

了解產(chǎn)品的修訂歷史有助于工程師掌握產(chǎn)品的發(fā)展脈絡(luò)。FS23文檔的最新版本為2.1，于2023年10月30日發(fā)布，主要更新了文檔標(biāo)題。之前版本也有對(duì)文檔外觀、各章節(jié)內(nèi)容的更新以及部分章節(jié)的刪除等操作。

七、法律信息

文檔中包含了詳細(xì)的法律信息，如定義、免責(zé)聲明、商標(biāo)說明等。這些信息提醒工程師在使用產(chǎn)品和文檔時(shí)要注意相關(guān)的法律責(zé)任和規(guī)定，確保產(chǎn)品的合法使用。

NXP的FS23 SBC憑借其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的配置選項(xiàng)，為汽車電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分利用FS23的各項(xiàng)特性，打造出高性能、高安全性的汽車電子控制單元。大家在使用FS23 SBC的過程中，有沒有遇到什么有趣的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。