新能源汽车之贯穿式尾灯方案浅析

　　贯穿式尾灯在越来越多的车辆设计中被运用，既可以让车体看上去更加宽大和奢华，也让车辆在夜间行驶中更加醒目和安全。但贯穿式的车灯模组由于长度较长，对生产设备、生产工艺要求更高。小米SU7就搭载了贯穿式光环尾灯，以360颗超红光LED组成渐层式动感光带，动态灯效在夜间车流中优雅醒目，该尾灯中使用的控制模块来自朗恩斯。

图1、小米SU7的贯穿式光环尾灯

　　汽车尾部的灯组是车辆灯光系统中非常重要的一部分，由转向灯、位置灯(雾灯、造型灯)、制动灯(刹车灯、倒车灯、停车灯)组成。贯穿式尾灯属于信号灯，用于提醒周围车辆和行人，本车即将要发生的驾驶意图，包括转弯、刹车、驻车等，同时车身上的各种造型也可作为汽车身份的一种标识，工作电流一般小于100mA。车后组合灯有这些高阶功能：增强型停车灯、尾灯、转向灯是动态的分段式灯光信号，创新的车灯造型可实现以光束打造品牌、迎宾、动画等效果，可驱动单串、多串LED灯珠，更高能效，更少损耗，并含安全诊断功能。图2是常见的贯穿式尾灯方案框图：

　　左右固定侧分别使用一颗MCU，用于控制固定侧的转向灯(黄色)、位置灯和制动灯。同时，为了降低成本，很多车厂会将位置灯和制动灯进行复用(红色)，通过配置LED驱动实现不同的电流进行功能区分。

　　移动侧一般使用一颗MCU，用于控制转向灯、贯穿式位置灯和制动灯。

　　三颗MCU通过CAN总线或者LIN总线，进行车灯效果的同步，以及与车身其它ECU节点的通信。

图2、贯穿式尾灯方案框图

　　从图2框图，我们可以明确知道贯穿式尾灯方案用到的芯片主要有以下四种：主控芯片、电源芯片、驱动芯片和通信芯片。根据“Auto FAE进阶之路”的资料整理，我们进行了适当的补充。1、主控芯片通常选用ARM Cortex M0内核的MCU，外围接口最低的配置需求是一路CAN，一路LIN，一路UART，1路ADC，存储需要128K Flash。如果车厂需要信息安全或者功能安全，MCU就需要加密模块、功能安全认证。如果车厂要求上AutoSAR平台，Flash就需要512K到1MB。常见的尾灯方案中使用的MCU品牌有恩智浦、智芯、云途、杰发、兆易创新、中微半导体等。

图3、常见MCU资源表

　　汽车尾灯MCU使用最多的是恩智浦的S32K1系列，前两年因为供应紧张，客户都将主控型号集中为S32K144(100pin)。但是从匹配需求的角度来看，S32K116就能够满足。还有英飞凌的TLE9842，TLE984x 产品系列集成了Arm® Cortex®-M0 微控制器内核以及继电器驱动器、高边开关，LIN 收发器和电源系统。智己L7尾灯采用了7颗英飞凌的SAK-TC233LP-16F200F AC，32bit MCU，用来控制灯板上的LED driver来实现不同的动画效果。

图4、智己L7尾灯

　　　国产MCU使用比较多的是智芯、杰发，杰发的AC78013量产最早，但是前两年供货紧张，很多客户更换成了智芯的Z20K11x系列。最近也有一些客户在使用云途的YTM32B1L系列，云途的代码生成工具，软件库等配套生态链相对做得更完善些。中微半导体的MCU之前在西南地区使用的客户比较多，华东地区目前也有少量客户在使用。兆易创新的工业级MCU是国产龙头，但是布局车规MCU较晚，导致使用GD32A503的客户不是太多。

　　国产MCU还有一家客户选用率较高的是芯旺微的KF32A1xx系列，但是因为他的内核不是ARM核，而是基于自研的KF32内核架构，很多客户对于他后续的roadmap存在担忧。

　　其他MCU布局了汽车尾灯应用：

　　1.1、矽力杰B系列MCU，对其中的D flash容量作了升级，总flash容量相比同等规格竞品有不小的提升，例如SA32B16的总flash容量实际达到640KB，同系列的其他产品亦是如此。

　　1.2、芯海科技的CS32F116Q，一款基于ARM® Cortex®-M3内核的通用车规MCU，满足AEC-Q100认证的要求。

　　1.3、极海半导体的G32A1445，不但满足车规要求，同时支持传统三路尾灯显示和贯穿式流水显示，更具高辨识度、高可靠性。

　　1.4、旗芯微的FC7300，FC7300系列含有FC7300F8MDT、FC7300F4MDD、FC7300F4MDS 3种产品家族，且均可对标英飞凌的TC家族控制器。

　　1.5、琪埔维的XL6601，同时满足AEC-Q100汽车可靠性标准和IOS26262汽车功能安全标准的车规级MCU芯片。支持多种通讯接口，例如CAN、LIN、UART、I2C、SPI等，还支持64、80、100 LQFP等多种封装形式，符合车用高可靠性和稳定性要求。

　　1.6、赛腾微电子的ASM87F0812T16CIT，一款针对汽车LED尾灯控制开发的高性能专用MCU，该芯片选用通过ISO/TS16949认证的汽车级0.11um嵌入式闪存工艺制造，内置全温全压高精度(<±0.3%)时钟振荡器、边缘捕获PWM与高可靠的Data EEPROM等专用电路模块等。

　　1.7、Microchip的PIC16F15344汽车级8位MCU， 另一款ATSAMHA1E14A集成了LIN收发器、ARM Cortex-M0+内核的MCU、LDO、PTC触摸控制器，单芯片实现LIN BCM仿真功能。

　　汽车尾灯方案中见到的国产主控MCU还是比较多的，因为价格、供应以及技术支持力度都非常不错，且芯片资源能满足绝大部分的尾灯需求场景。2、电源芯片

　　DC DC用于将车身电池12V转换到8V，用于给LED灯珠和LED驱动供电。

　　LDO用于将车身电池的12V转换到5V，给MCU和CAN收发器供电。

　　2.1、BUCK芯片德州仪器在DCDC领域一直是领先的，大部分客户都在用德州仪器的电源芯片，并且现在很多汽车客户都转为德州仪器直供客户，价格和服务支持会更好。LM61460和LM62440现在属于德州仪器主推的新物料;智己L7尾灯采用了3颗芯源的36V/3A降压DCDC芯片MPQ4483和36V/6A降压DCDC芯片MPQ4480;

　　芯源的MPQ442x系列之前在车载导航客户用的非常多，MPQ4436因为EMC性能比较好，并且最高输出能到6A;

　　亚德诺/美信的MAX20004，MAX20006在传统的车灯方案用得比较多;Microchip的MIC28514汽车级高压大电流DC-DC，输入耐压高达75V，输出电流可达5A，支持软启动，用于给LED进行预降压供电，从而降低线性LED驱动器上的发热损耗。

图5、常见BUCK芯片参数表

　　总的来说，车规BUCK芯片还是进口占据主导地位，国产使用不多。2.2、LDO芯片常见的尾灯方案中使用的LDO品牌有德州仪器、罗姆、MPS、纳芯微、思瑞浦、瓴芯等。智己L7尾灯采用了英飞凌的TLE42764GV和安森美的LDO芯片NCV4276C。

图6、常见LDO参数表

　　LDO基本是150~300mA，封装一般是SOT223和SOP8，国内车规LDO和进口的封装基本一样，大部分能pin2pin，对客户来说替换比较容易。

　　3、驱动芯片贯穿式尾灯方案中，使用数量最多的芯片就是多通道LED驱动芯片，早期UART转CAN的技术还没有成熟时，客户会选择SPI或者IIC接口的LED驱动，现在因为UART转CAN的接口技术成熟，并且可选品牌非常多，基本都是使用UART转CAN接口的多通道LED驱动。市面上常见的UART转CAN接口的LED驱动芯片，品牌主要有德州仪器、罗姆、艾尔默斯、英飞凌、纳芯微、络明芯、芯源、矽力杰和帝奥微等。整体的参数对比表格如下所示。

图7、常见的LED驱动芯片

　　德州仪器用得最多的是TPS92910，是一颗40V耐压、12路输出通道(每通道最高75mA)，支持开短路诊断的高边驱动方式的线性恒流LED驱动。目前随着贯穿式尾灯使用的LED增多，以及ISD等方案的兴起，TPS929240经常被应用。智己L7尾灯采用了50颗德州仪器的48通道LED Driver芯片TLC6C5748-Q1、TLC5955。

　　罗姆的BD18333，相比上一代BD18331，完善了开短路诊断功能，支持24通道输出。

　　艾尔默斯的E522.49，相比TPS92910通道数更多，单通道电流更高，内部集成了裁剪版的CAN收发器。如果MCU和LED驱动的板间连线超过50cm，推荐E522.94，内部集成了完整的CAN FD收发器。如果客户需要支持完整的CAN FD协议可以考虑使用E522.95。

　　纳芯微的NSL21912，和TI的TPS929120是软硬件兼容，同时修复了TPS929120在PWM占空比为0，通道使能打开时出现微亮的问题。但是耐压只有20V，如果LED功率不高的格栅灯方案中使用会存在风险。上述表格中还列举了TLD7002，MPQ7225，IS32LT3138，DIA82920等芯片，目前也有一些客户在使用。

　　以下厂商也有推出LED驱动芯片：

　　3.1、聚积科技的MBI6353Q和MBI1841Q可用于贯穿式尾灯，MBI1841Q更内置控制模式，让车尾灯可以实现不同的调光控制和灯效，如渐变、跑马灯或闪烁等，让车尾照明更具风格和个性，并提高整体能见度和道路安全性。3.2、Melexis的LED驱动芯片MLX81143，集成21颗LED恒流源，并可改进整个系统的电源管理;具有非常广泛的调光范围，无论是白天还是夜间都能达到优异的亮度调节效果。MeLiBu®接口支持同时驱动车内多达3000个LED，提供动态安全警示并增强车辆与驾驶员之间的通信。

　　3.3、Onsemi的NCV7685作为线性LED驱动，具有12通道最大60mA线性恒流驱动能力，支持每个通道独立PWM调光，具有LED故障检测和反馈功能。通过I2C进行控制，可对I2C地址进行配置和编程。

　　3.4、元芯半导体的YX8265是一款可直驱氮化镓的升降压LED控制器，输入输出均支持到65V范围，并集成高压侧的电流采样，集成模拟电压和PWM高精度调光，集成功能安全单元对LED开路和LED短路进行保护和报警，可完美支持汽车LED矩阵式前照灯ADB控制，尾灯流水灯控制，迎宾模式控制等高端智能车灯应用。

　　3.5、意法半导体的尾灯驱动产品L99LDLH32和L99LDLL16，通道数量多并集成特有的CAN-FD Light接口，可以构成一种全新的分布式尾灯控制方式。

　　4、通信芯片

　　LIN收发器用于几个主控MCU之间通信，或者和外部ECU进行通信。

　　CAN收发器的使用场景有两部分：用于MCU和外部ECU的通信;用于MCU和LED灯驱的UART转CAN通信。

　　CAN、LIN收发器的国产替换进程比较快，国产和进口品牌都有丰富的产品矩阵。

　　4.1、CAN收发器CAN收发器芯片品牌主要有恩智浦、德州仪器、英飞凌、安森美、芯力特、川土微、思瑞浦、纳芯微等。智己L7尾灯采用了恩智浦的CAN收发器芯片TJA1042。芯力特是国内最早量产CAN收发器的厂家之一，SIT1051、SIT1042、SIT1043、SIT1044、SIT1145目前在网上都有对应的数据手册和订购渠道。川土微的CA-IF1051、CA-IF1042、CA-IF1043、CA-IF1044目前在网上都有资料。思瑞浦的TPT1051、TPT1042、TPT1043、TPT1044、TPT1145目前都已经量产，并且大部分产品的CAN引脚耐压能够做到±70V和通过德国C&S兼容性认证。纳芯微的车规CAN收发器量产较早，但是因为供应原因，没能抓住前两年国产替换的窗口。现在CAN收发器的价格竞争激烈，再想要获取份额还是有些难度的。

　　4.2、LIN收发器LIN收发器芯片品牌主要有恩智浦、德州仪器、英飞凌、安森美、微芯、芯力特、川土微、思瑞浦、纳芯微、络明芯。恩智浦是全球领头羊，国产量产芯片基本都是对标恩智浦的TJA1021，少数厂家有在做对标TJA1028的产品。络明芯这一家量产了对标TJA1028的LIN SBC芯片，型号为IS32IO1028。

　　微芯的ATA663254汽车级LIN收发器，集成了85mA LDO，可以直接为MCU供电，无需额外增加LDO。英迪芯微的第一代集成LIN收发器的尾灯芯片已经在大众为首的一些厂家已经实现量产，第二代集成CAN收发器的尾灯Stream G0芯片已经开始送样阶段。

　　例如英迪芯微的iND83220，集成CAN PHY的多通道LED恒流源，其集成了高达27路恒流源，每路恒流源可以支持最大60mA，同时集成ARM M0内核，可单片实现颜色校准算法处理、电源管理、GPIO控制、LED驱动等功能，还采用16 bit的PWM控制，并集成PN节电压检测电路，既可支持RGB驱动+混色控制，也可以支持单色LED驱动。贯穿式尾灯还需要内置大量灯珠，通常使用LED或OLED灯珠等，灯珠原厂有艾迈斯欧司朗、CREE、晶科、鸿利智汇、翌光科技、伟方成、统明亮、艾笛森光电、弘凯光电、瑞丰光电、升谱光电、天成、宇亮光电、天电光电等。

　　综上所述，新能源汽车芯片的选型及设计并非易事。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了海量极具优势的芯片货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。

　　元器件供需，欢迎常来 www.iczoom.com 看看。