智能驱动器在管理和分配汽车电池包到各种组件（ECU、电机、车灯、传感器等）方面发挥着关键浸染，这些多通道驱动器同时掌握不同的电气负载，例如，电阻式实行器、电感式实行器和电容式实行器。所有通道的电流都保持均衡对付驱动器正常运行并确保车辆正常且高效地运行至关主要。在电路布局中，任何造成电流利过特定金属路径集中的轻微电流失落衡、负载破坏或失落效以及接线不当等意外情形，都可能导致局部电路涌现电流聚拢效应。电流失落衡征象将会导致芯片过热和热点聚拢，终极破坏或烧毁元件。
虽然做了热仿照实验和预防方法，但仍需检讨和验证智能保护机制的实现情形，这有助于创造可能影响干预时效的潜在问题。
智能开关中的热检测
高边开关须要在空间非常小的紧凑封装内处理大电流，对付能否高效地管理热量，电流均衡是一个主要的影响成分。智能功率开关常日安装在透风和散热不良的封闭区域，这使得热管理变得更加主要。
因此，保护机制的智能性能取决于嵌入式热诊断功能，这些基于热检测和保护机制的诊断功能用于监测驱动器的温度，并在温度超过预设阈值时实行保护操作。准确度是测温技能面临的一个难题，由于多通道驱动器的电流均衡度对测温准确度影响很大。
局部电流密度溘然变高或短路情形是设计职员非常关心的一个问题，这两种征象会产生分散的热点，导致突发性的热聚拢效应，使温度骤然升高。这些情形可能导致过热和元器件失落效，而且维修本钱高昂。
为了防止热冲击破坏元器件，保护电路被设计为限定电流并使功率MOSFET保持在安全事情区域（SOA）内，直到触发热关闭功能，关闭驱动器。然而，这种类型的保护可能会在功率器件表面产生物理应力。为知足电浪哀求和工艺容差，限流值须要设置得较高，但是，当驱动短路负载时，较高的限流值会导致芯片表面的温度快速上升。温度骤变会在芯片表面产生巨大的热梯度，从而产生热机器应力，影响器件的可靠性。
VIPower M0-9的办理方案是在高边驱动器低温区和高温区分别集成一个温度传感器（如图1所示）。
图 1 ：具有不同温度传感器的智能开关的事理图
温度传感器采取多晶硅二极牵制造技能，由于多晶硅二极管的温度系数在全体事情温度范围内保持很好的线性。低温传感器置于驱动器内部靠近掌握器侧的低温区，而高温传感器则位于功率级区域，这是驱动器内部温度最高的区域。
这种双传感器技能可以限定驱动器的温度升幅，由于当温度达到过温阈值，或者两个传感器动态温度差值达到阈值，热保护就会触发。一旦过热故障消逝，当温度降落到规复值时，智能开关重新激活。
这个方法有助于减少开关上的热机器应力引起的热疲倦。热机器应力会随着韶光的推移而变大，导致开关性能和可靠性降落。
热测图
除了热仿照实验和预防方法，红外（IR）热成像技能也是一种获取驱动器热测图的有效技能，可以让设计职员全面理解集成电路内的热量分布，揭示所有潜在的危险成分。
为了评估智能保护电路在恶劣的车用环境中的保护效果，必须在两种不同的运用处景和恶劣的短路条件下剖析驱动器内的热量分布：
· 端子短路(TSC)
· 负载短路(LSC)
端子短路是当元器件或设备的端子之间存在低电阻连接的情形，如图2所示。
图2：在 TSC条件下的温度丈量测试电路
另一方面，当负载和电源之间存在感应路径时，就会涌现负载短路情形，导致电流溘然激增（图3）。
图3：在 LSC条件下的温度丈量测试电路
测试条件如下：
· Tamb = 25 °C
· Vbat = 14 V
· 当热成像时，Ton = 1 ms
· 当捕捉热传感器和热点的温度时，Ton = 300 ms
· TSC条件: RSUPPLY = 10 mΩ, RSHORT = 10 mΩ
· LSC 条件: RSUPPLY = 10 mΩ, LSHORT = 5 µH, RSHORT = 100 mΩ
个中，
Tamb是环境温度
Vbat直流电池电压
Ton是短路时长
RSUPPLY是电池内阻
RSHORT是短路电阻
LSHORT是短路电感
为了天生热测图，我们利用了红外摄像机捕捉每个位置辐射的红外线，然后将其转换成温度值。为了确保特定颜色转换为精确的温度值，校准是一个必不可少的主要过程。该过程是比较传感器拍摄的不同颜色与已知温度值，剖析特定的热敏参数及其随温度升高的趋势。通过剖析这些参数，校准过程可以确保热图准确地反响被扫描区域的温度分布。
为了校准红外摄像传感器，选用 MOSFET 体漏极二极管的正向电压 (VF)，由于它与温度呈线性关系。然而，须要对二极管进行预校准才能准确的确定其温度系数。在 25°C 至 100°C 范围内改变温度的同时，丈量恒定正向电流 (IF)的电压VF，即可确定二极管的温度系数。为防止电流及其干系功耗引起温升，IF 取值应在 10mA 至 20mA 范围内。
用在不同温度条件下采集的VF值进行线性插值和数学拟合打算，得到二极管的温度系数，如图4所示。
图4 ：MOSFET体漏极二极管的预校准
用下列公式打算 (1)：
个中：
Dt是温度变革量；
DVF是正向电压变革；
K 是二极管的温度系数。
要创建热图，先用红外成像传感器以 1ms 的间隔拍摄每个温度点。在拍摄完芯片上的所有点位后（大约须要 3000 秒），专用软件就会天生热图，根据红外传感器的最小空间分辨率描述每个点位的温度。把热图放到芯片行图上面，就可以识别事情区域中最热的热点，当电流流过器件时，就可以确定这些热点的坐标。
图 5 所示是VND9012AJ 双通道智能开关在 TSC 条件下的热图。
图 5：VND9012AJ 通道在 TSC 条件下的热图
热测图法是在25°C 到150°C 温度范围内利用不同颜色描述驱动器各个通道的温度分布情形，这是一个检测任何过热区域、确保驱动器在安全温度内事情的主要方法。通过供应每个通道在不同工况下的热图，热图测试法可以验证驱动器的事情可靠性，而无需将温度提高到最大阈值。
为了找到热点并监测高温传感器和低温传感器的温度变革，验证热关断机制的效果，在实验中必须考虑把短路时长延长到300ms。
图 6 所示是在TSC 时不雅观察到的VND9012AJ的温度变革。
图 6：两个传感器在 TSC 条件下的温度变革
上图表明，高温传感器检测到 VND9012AJ 的两个通道中都存在热点，这些热点的最高温度在 150 °C 范围内。
图 7 所示是VND9012AJ 在 LSC 条件下的热图。
图 7：VND9012AJ 通道在LSC 条件下的热图
图 8所示是在LSC 条件下不雅观察到的VND9012AJ的温度变革。
图 8：两个传感器在 LSC 条件下的温度变革
这两种情形都会触发热保护机制，把电流限定在安全水平。因此得出结论>>点此「链接」阅读全文。
