電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）隨著如今電動(dòng)汽車的智能化程度加深，車上的電器設(shè)備不斷增多，低壓系統(tǒng)中的負(fù)載也在增大，汽車低壓系統(tǒng)從傳統(tǒng)的12V電壓開始往48V發(fā)展，這對(duì)各種應(yīng)用的開關(guān)控制產(chǎn)生了更高要求。之前我們?cè)?jīng)介紹過(guò)高邊開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景以及汽車應(yīng)用的需求情況，那這一篇文章就來(lái)介紹一下同樣不可或缺的低邊開關(guān)。

高低邊實(shí)際上是形容器件使用在電源和負(fù)載之間相對(duì)位置的關(guān)系，高邊開關(guān)顧名思義，是應(yīng)用于電源正極和負(fù)載之間，位于高電位端一側(cè)的開關(guān)；同理如果開關(guān)器件位于負(fù)載和電源負(fù)極之間，則被稱為低邊開關(guān)。

因?yàn)楦哌呴_關(guān)和低邊開關(guān)本質(zhì)都是用于控制負(fù)載的器件，只是在電路中的位置相對(duì)于電源和負(fù)載有所區(qū)別，所以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可以選擇不同的開關(guān)，兩種開關(guān)可單獨(dú)使用，也可以同時(shí)使用。

低邊開關(guān)的核心功能是，通過(guò)閉合或斷開地線路徑控制負(fù)載的工作狀態(tài)。典型結(jié)構(gòu)是使用N溝道MOSFET，將開關(guān)置于負(fù)載和地之間，源極直接接地，柵極接收控制信號(hào)，漏極接負(fù)載，通過(guò)控制開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的供電管理。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，電流從電源經(jīng)負(fù)載流經(jīng)低邊開關(guān)到地，形成回路；信號(hào)為低電平時(shí)則關(guān)斷。

所以實(shí)際上，低邊開關(guān)核心就是功率器件，而為了提高集成度，目前低邊開關(guān)一般會(huì)集成多個(gè)功能模塊。首先集成驅(qū)動(dòng)電路，將MCU輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為足以驅(qū)動(dòng)功率器件的電壓；集成保護(hù)模塊，比如用于過(guò)壓保護(hù)的TVS二極管，用于過(guò)流保護(hù)的電流檢測(cè)電阻，用于過(guò)溫保護(hù)的溫度傳感器等。

低邊開關(guān)中還集成了診斷與反饋的模塊，提供開路檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電流是否為0，判斷負(fù)載的工作狀態(tài)；以及提供狀態(tài)顯示、短路反饋等功能。

而影響低邊開關(guān)性能的，主要是MOSFET的導(dǎo)通電阻、開關(guān)速度和散熱能力這三大方面。

低邊開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的電平轉(zhuǎn)換或電荷泵電路，能夠有效降低系統(tǒng)成本，因此在汽車上被廣泛使用。

比如低邊開關(guān)可以用于控制車燈的開關(guān)，通過(guò)斷開或閉合接地回路實(shí)現(xiàn)燈光的點(diǎn)亮與熄滅。同時(shí)類似的車身控制模塊BCM中都能夠看到低邊開關(guān)的應(yīng)用。比如羅姆BV1LF080EFJ-C，具有80mΩ導(dǎo)通電阻，雙TSD保護(hù)，用于車身控制模塊中的車燈和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景。

在BMS中，低邊開關(guān)被用于控制電池組中的繼電器，確保電池充放電回路的安全通斷。比如納芯微NSE11409-Q1，支持41V鉗位電壓，5μA待機(jī)電流，用于新能源汽車BMS中繼電器控制。

在動(dòng)力系統(tǒng)中，低邊開關(guān)被用于自動(dòng)變速箱中的電磁閥，實(shí)現(xiàn)換擋操作的精確控制。

隨著集成化和智能化的需求提高，未來(lái)低邊開關(guān)將會(huì)集成更多診斷功能，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控甚至是預(yù)測(cè)性診斷分析等。而在新能源汽車的趨勢(shì)中，低邊開關(guān)在BMS以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。