電子發燒友網報道(文/梁浩斌)在整個半導體行業處于低迷期時,蓬勃發展的電動汽車產業給汽車芯片帶來了逆勢暴增的市場需求。汽車市場對于芯片的高要求,以往市場門檻以及芯片規格要求較高的情況下,國內廠商一般少有觸及。
直到2020年后的汽車缺芯大潮,以及國際形勢導致的國產替代需求,令大量國內芯片廠商得到了更多汽車市場機會,原本只做消費、工業應用的芯片廠商紛紛投身汽車芯片。在車規MCU、座艙SoC、自動駕駛芯片、功率器件之外,國產廠商最近也開始瞄準車規ADC等細分產品上。
電動汽車時代,ADC起到更重要作用
ADC即Analog-to-Digital Converter(模擬-數字轉換器),在電子產品中幾乎隨處可見,其主要作用是將現實世界的模擬信號轉換為數字信號,便于MCU等進行處理。在汽車上,ADC可應用的場景非常豐富,包括模擬信號傳輸的倒車影像、ESP、ADC、發動機ECU、BMS、語音/音響交互系統等,由于用到大量傳感器獲取數據,因此也需要ADC對傳感器獲取到的模擬信號進行轉換。
在燃油車上,發動機中有溫度傳感器、進氣流量傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器等等。要保證發動機的動力、效率、排放、可靠性等,需要ECU結合這些傳感器的數據來對空氣燃料比、點火等方面進行控制。
而ADC的精度,決定了轉換過程中模擬信號和數字信號之間的誤差大小,因此燃油車上ADC能夠影響傳感器數據的精確性,間接影響發動機的運行。
在電動汽車上,動力來源轉變為電能,ADC對電機控制、電池管理系統等應用也十分關鍵。尤其是在BMS電池管理系統上,BMS的效率和電池包壽命,以及電池包安全,很大程度上以來于BMS的電壓和電流測量精度。
為了精確監測每個電池的電壓,需要使用高分辨率的ADC,能夠區分更小的模擬信號變化;同時高精度也很重要,因為ADC精度也會影響對電池SOC的估算。
同時,自動駕駛的應用中,由于傳感器數量、芯片算力的提高,自動駕駛硬件和軟件子系統變得越來越復雜。在這些系統中,比如自動駕駛域控,需要滿足最高級別,也就是ASIL-D級的汽車功能安全等級。
要滿足ASIL-D級的功能安全,需要通過可靠、精準的監測,以及并行冗余電路來提高系統可靠性,并及時排查系統故障。在這個過程中,采用獨立ADC進行診斷監控的方式也成為了主流。
從燃油轉為電力驅動,令電動汽車在電流電壓等實時監測和控制的需求相比燃油車更加高,因此ADC在電動汽車上起到的作用,毫無疑問是要相比燃油車更大,同時對ADC的性能要求也更高。
國產廠商入局車規ADC
在剛剛過去的北京車展上,芯海科技首次展示了其車規ADC產品系列,包括CS1x1x系列Sigma-Delta ADC,以及汽車級SAR ADC CS1795x系列。
其中CS1x1x系列ADC采用低功耗設計,集成可編程增益放大器(PGA)、高精度基準和溫度傳感器,支持2V到5.5V的寬電壓供電范圍,分辨率最高18位、最大采樣速率7000SPS,可廣泛應用于汽車BMS、ADAS、動力系統、OBC等領域。
CS1795x系列ADC支持16/12/8/4通道,分辨率為12位,另外還提供13位的CS1795x P版本。該系列最高采樣速率高達1MHz,其多通道和高集成特性,可以應用于BMS、ADAS域控、電源系統監測等場景。
另外,國內的模擬芯片大廠也早已在車規ADC上進行布局。比如思瑞浦的車規級16通道12位SAR ADC TPC5120Q,速率高達1MHz,支持低功耗模式,休眠功耗低至10uA,主要應用于汽車BMS中PACK總電壓、總電流監測。
圣邦微在去年推出了一款16位低功耗、高精度Delta-Sigma型車規ADC SGM58031Q,芯片內部包含一個片上參考和振蕩器,濾波器的數據速率最高可達960SPS,片上PGA,可提供低至±256mV的輸入電壓范圍。
類比半導體在2022年12月宣布量產車規級16位-20位Delta-Sigma ADC產品,包括ADX111Q、ADX112Q 以及ADX122Q 等型號,均基于其SemiDig平臺開發,面向電動汽車BMS系統應用。ADX111Q 和ADX112Q 是16位的車規Delta-Sigma ADC,內部集成了低漂移電壓基準和振蕩器和PGA,均支持2V 到5.5V 的寬電源范圍。
ADX112Q 內部還集成了高精度溫度傳感器,可用于系統級溫度監測或熱電偶冷端補償。
ADX122Q是20位的低功耗ADC,濾波器數據速率最高可達3571SPS,PGA提供從±256mV 到±6.144V 的輸入范圍,實現高分辨率測量大小信號。
另外,上海貝嶺在去年年底也對外表示,公司車規ADC芯片正在布局、研發中。
小結:
電動汽車產業的發展,帶動了ADC的需求,同時也為國內廠商帶來了新的市場機會。隨著市場需求的擴張,也將會有更多的國內廠商入局到車規ADC的領域中。
直到2020年后的汽車缺芯大潮,以及國際形勢導致的國產替代需求,令大量國內芯片廠商得到了更多汽車市場機會,原本只做消費、工業應用的芯片廠商紛紛投身汽車芯片。在車規MCU、座艙SoC、自動駕駛芯片、功率器件之外,國產廠商最近也開始瞄準車規ADC等細分產品上。
電動汽車時代,ADC起到更重要作用
ADC即Analog-to-Digital Converter(模擬-數字轉換器),在電子產品中幾乎隨處可見,其主要作用是將現實世界的模擬信號轉換為數字信號,便于MCU等進行處理。在汽車上,ADC可應用的場景非常豐富,包括模擬信號傳輸的倒車影像、ESP、ADC、發動機ECU、BMS、語音/音響交互系統等,由于用到大量傳感器獲取數據,因此也需要ADC對傳感器獲取到的模擬信號進行轉換。
在燃油車上,發動機中有溫度傳感器、進氣流量傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器等等。要保證發動機的動力、效率、排放、可靠性等,需要ECU結合這些傳感器的數據來對空氣燃料比、點火等方面進行控制。
而ADC的精度,決定了轉換過程中模擬信號和數字信號之間的誤差大小,因此燃油車上ADC能夠影響傳感器數據的精確性,間接影響發動機的運行。
在電動汽車上,動力來源轉變為電能,ADC對電機控制、電池管理系統等應用也十分關鍵。尤其是在BMS電池管理系統上,BMS的效率和電池包壽命,以及電池包安全,很大程度上以來于BMS的電壓和電流測量精度。
為了精確監測每個電池的電壓,需要使用高分辨率的ADC,能夠區分更小的模擬信號變化;同時高精度也很重要,因為ADC精度也會影響對電池SOC的估算。
同時,自動駕駛的應用中,由于傳感器數量、芯片算力的提高,自動駕駛硬件和軟件子系統變得越來越復雜。在這些系統中,比如自動駕駛域控,需要滿足最高級別,也就是ASIL-D級的汽車功能安全等級。
要滿足ASIL-D級的功能安全,需要通過可靠、精準的監測,以及并行冗余電路來提高系統可靠性,并及時排查系統故障。在這個過程中,采用獨立ADC進行診斷監控的方式也成為了主流。
從燃油轉為電力驅動,令電動汽車在電流電壓等實時監測和控制的需求相比燃油車更加高,因此ADC在電動汽車上起到的作用,毫無疑問是要相比燃油車更大,同時對ADC的性能要求也更高。
國產廠商入局車規ADC
在剛剛過去的北京車展上,芯海科技首次展示了其車規ADC產品系列,包括CS1x1x系列Sigma-Delta ADC,以及汽車級SAR ADC CS1795x系列。
其中CS1x1x系列ADC采用低功耗設計,集成可編程增益放大器(PGA)、高精度基準和溫度傳感器,支持2V到5.5V的寬電壓供電范圍,分辨率最高18位、最大采樣速率7000SPS,可廣泛應用于汽車BMS、ADAS、動力系統、OBC等領域。
CS1795x系列ADC支持16/12/8/4通道,分辨率為12位,另外還提供13位的CS1795x P版本。該系列最高采樣速率高達1MHz,其多通道和高集成特性,可以應用于BMS、ADAS域控、電源系統監測等場景。
另外,國內的模擬芯片大廠也早已在車規ADC上進行布局。比如思瑞浦的車規級16通道12位SAR ADC TPC5120Q,速率高達1MHz,支持低功耗模式,休眠功耗低至10uA,主要應用于汽車BMS中PACK總電壓、總電流監測。
圣邦微在去年推出了一款16位低功耗、高精度Delta-Sigma型車規ADC SGM58031Q,芯片內部包含一個片上參考和振蕩器,濾波器的數據速率最高可達960SPS,片上PGA,可提供低至±256mV的輸入電壓范圍。
類比半導體在2022年12月宣布量產車規級16位-20位Delta-Sigma ADC產品,包括ADX111Q、ADX112Q 以及ADX122Q 等型號,均基于其SemiDig平臺開發,面向電動汽車BMS系統應用。ADX111Q 和ADX112Q 是16位的車規Delta-Sigma ADC,內部集成了低漂移電壓基準和振蕩器和PGA,均支持2V 到5.5V 的寬電源范圍。
ADX112Q 內部還集成了高精度溫度傳感器,可用于系統級溫度監測或熱電偶冷端補償。
ADX122Q是20位的低功耗ADC,濾波器數據速率最高可達3571SPS,PGA提供從±256mV 到±6.144V 的輸入范圍,實現高分辨率測量大小信號。
另外,上海貝嶺在去年年底也對外表示,公司車規ADC芯片正在布局、研發中。
小結:
電動汽車產業的發展,帶動了ADC的需求,同時也為國內廠商帶來了新的市場機會。隨著市場需求的擴張,也將會有更多的國內廠商入局到車規ADC的領域中。
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發表于 03-22 10:25
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