当车门有自吸功能时 ，关车门时，只需要把门轻轻一带，门就会自动被吸上了，或者是车上有老人或者是小孩子的时候，关门的时候就无需像普通车型那般用力。自吸门可以有效避免大力关门，减轻对车门的损伤，同时减少车内乘客不适感。另外，采用自吸门后，可以有效避免车门没有完全关闭的风险，让驾乘更安全、更放心，获得舒适尊贵的体验。这让自吸门在豪华车及部分电动车上慢慢开始普及。智芯方案应用中心与国内车厂合作，采用智芯的Z20K118M芯片完成了整个自吸门控制器的软硬件开发并量产。

1、硬件框图

2、系统配置表

3、软件架构

4、安全策略

 1）机械机构满足30g耐惯性，可靠性高。

 2）解锁状态下，任何时刻可通过内、外把手触发开关打开车门。

 3）断电或短路的情况下，即使在上锁状态，也可以通过紧急内开可靠的打开车门。

 4）车身或遥控器断电等情况下，可以可靠的上锁、解锁、开门。

 5）电吸过程中，电子和机械（紧急外开启）方式均具备电吸中断功能。

 6）车速超5Km/h时，自吸屏蔽。

 7）电压超限值，自吸屏蔽。

 8）防止电机过热，电机操作达10次，将启动电机保护模式。

 9）全锁信号联合判断，确保门关闭到位。

5、模块和控制器实物图

6、成功案例

国内某知名造车新势力已经采用本方案实现了量产。

应用中心将在自吸门基础上继续研发基于自吸自开的方案。

无论是黑灯工厂里设备的有序运行，还是温馨家居中电器的自动感知，抑或是数字医疗中的体征信号数据采集，微控制器（MCU）几乎是解决一切有控制需求场景的“万能钥匙”。近年来，随着物联网走入更广泛的场景，例如可穿戴设备、远程测控、无线传感等诸多应用中，衍生出大量的低功耗类数据采集和控制需求，低功耗MCU成为微控制器品类中的一个重要细分市场。根据相关资讯预测，在全球微控制器市场份额中，低功耗微控制器约占15%～20％，2019年市场规模为44亿美元，预计到2024年将增长到129亿美元，年复合增长率（CAGR）高达24.1％。

“想一想佩戴起搏器的病人每隔5年或10年开一次刀，就是因为起搏器电池没电了；为偏远地区的铁路山体塌方监测仪更换一次电池，维护成本可能超过设备本身；关键设施的地震监测如果在发生地震时因为电池没电而不能正常监测……很多应用场景对产品方案提出越来越严格的功耗要求，低功耗MCU正随着物联网应用的普及迎来爆发增长期。”ADI公司资深业务经理李勇在最近的一次行业交流活动中指出。ADI从2010年开始加强低功耗MCU产品的设计研发，结合其传统的高性能信号链技术和业界领先的电源管理技术，目前已经成功打造了多个系列的超低功耗MCU产品，适用于工业、消费电子、可穿戴医疗等广泛领域。

低功耗“刚需”加速物联网应用落地，独特MCU设计打造省电“芯榜样”

自上世纪60年代末70年代初，微控制器产品雏形出现，为至今50余年的消费电子、计算机通信、工业、汽车电子、物联网电子设备创新持续赋能。在此过程中，MCU性能不断进阶，16位、32位乃至64位MCU持续迭代更新，各种应用品类层出不穷，越来越多的功能部件如存储器、I/O端口、时钟、A/D转换，以及SPI、I²C、ISP等数据传输接口被整合。

ADI低功耗MCU产品赋能千行百业应用

“每一个嵌入式系统都需要至少一个MCU，面对如今越来越多的智能化场景，MCU要求在短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡，功耗则成为这类应用最关键的制约因素。”李勇敏锐地指出随着传统应用升级及新兴市场带动，低功耗MCU正不断触发其增长潜力。作为微控制器的一个细分市场，低功耗MCU主要面向便携式设备、电池供电、能量采集等需要低能耗工作的电子产品，通常采用了与常规微控制器不同的设计方法和工艺选择，以降低MCU的能耗和漏电流，从而使其工作更长的时间，为电池或能量采集等方式供电的设备提供更持久的续航能力。例如连续血糖监测仪要求电池续航14天以上，智能仪表要求电池续航6年以上，地质灾害监测则要求环境自供电永久续航等，都需要MCU以极低功耗完成数据采集、信号处理等过程。

事实上，低功耗MCU涉及的关键技术和设计挑战非常多，从如何定义系统架构、构建平台和MCU生态系统到数字电路设计，从工艺的选择到模拟电路设计，从可靠性设计到低功耗设计，从应用创新到满足客户各种需求等，每方面都对设计公司提出很高要求。“尽管现阶段市场上的低功耗MCU百花齐放，但ADI还是凭借在低功耗与高性能等多方面的独特优势，拥有很强的市场竞争力。”李勇自信地表示。

ADI非常重视低功耗MCU这一重要市场，目前针对汽车、消费、工业、医疗等多个领域已推出具有优异低功耗性能的一系列产品。ADI低功耗MCU无论在活跃模式（Active Mode）或睡眠模式（Deep Sleep Mode）等多个工作模式下都可以保持尽量低的功耗，甚至在外扩SRAM串口时的带电功耗也非常低，这其中采用了大量的差异化设计创新思路，例如：活跃模式下MCU全速运行，不同的功能模块可以进行独立控制关断或激活，从而实现节电效果；由于可穿戴设备大多数时间都处于休眠状态，在睡眠模式下ADI低功耗MCU主核可关闭，但内置的智能DMA控制器仍能正常工作，保证了系统设计灵活性的同时，将整体解决方案的功耗控制得仍然很低；为避免因时钟源频率过高导致功耗变大，MCU芯片集成了大约3-6个时钟源，客户无需配置外部晶振便可控制关断用以唤醒设备外的很多外设模块，使MCU漏电流尽可能小……

MAX32660上的DMA控制器的架构图

“这主要得益于ADI全新系列低功耗MCU除了Cortex-M4核之外，通常还内置了一颗RISC-V核，负责蓝牙通信与I/O口传感器数据的传输监控等，由于RISC-V核通常功率较低，因此在睡眠模式下实现了既不影响设备的正常工作，又能保持低功耗水准。就像智能手表处于休眠状态时，表盘可能不会呈现任何信息，因为Cortex-M4内核处于休眠状态，但RISC-V核仍然在进行传感器数据采集。”李勇补充说。

除了内核的低功耗设计非常关键之外，存储器的频繁数据存取产生的功耗也至关重要。在可穿戴设备中MCU通常需要频繁地对SRAM进行数据存取，在睡眠模式下也不能关断，而ADI低功耗MCU可以实现分块关断从而可以进一步实现功耗的优化，例如仅预留16k、32k或64k SRAM空间来存放数据，即便是预留160k存储空间工作电流也仅有2μA，这在MCU设计中也是比较关键的参数，用户可以在功耗设计时做好平衡。

不止于低功耗，多个MCU关键性能升级锦上添花

ADI低功耗MCU除了在低功耗上的表现突出之外，高性能、安全可靠同样是其重要标签。由于通常比竞争对手采用了主频更高的Cortex-M4内核（主频100MHz左右），同时内置大容量存储器，ADI低功耗MCU可以支持复杂的应用，以及完成一些复杂的算法，甚至一些小型操作系统。

另一方面，随着人们对嵌入式领域的信息安全和程序安全越来越重视，MCU安全等级也正在逐步提升，越来越多的设备应用要求对数据信息进行保护。ADI低功耗MCU内部集成了安全算法，可以利用安全引导与加密算法的方式来保护客户的代码或数据信息，甚至通信数据也可以进行加密防止黑客获取。

除此之外，物联网应用不仅对功耗敏感，同时对设备尺寸、成本也很敏感，ADI低功耗MCU通过集成了多功能来实现更紧凑的产品方案和整体更低的BOM成本。李勇强调道：“我们的方案针对不同的应用集成了不同的外设，例如蓝牙、电源管理以及模拟前端，所以，客户在做一些自己的应用的时候，甚至可以用单独一片芯片就能够完成它的设计，从而实现比较低的BOM成本，同时实现低功耗和小尺寸。”据李勇透露，即将推出的MAX32690将应用处理内核Cortex-M4和蓝牙专用核RISC-V集成在同一芯片上，并且蓝牙专用核还带自己的存储区，使得应用程序和蓝牙代码可以完全独立的运行，实现了高效率和低功耗的完美组合。

布局多元化MCU产品线，积极应对未来市场需求

不同应用场景，对MCU在功能、性能和功耗的需求可能会有很大差异，因此针对不同应用场景，市面上的厂商也都进行着精细化设计。“依托在模拟与信号链设计方面的研发制造经验，ADI目前已布局了丰富的产品线系列。”李勇进一步介绍道，“90nm工艺的通用型低功耗产品MAX32630/32620/32625，针对可穿戴设备、物联网终端多市场应用的MAX32650/32665/32670，针对工业市场应用优化的MAX32672/32680/32675等，都是性能非常优秀、功耗水平非常低的MCU产品。”ADI低功耗MCU针对客户的不同应用还提供了BGA、TQFP、TQFN、WLD等多种封装供选择，例如可穿戴产品追求小尺寸，而工业类应用则更青睐高性能与可靠性封装等。

ADI丰富的低功耗MCU产品系列

目前，许多可穿戴设备都要求具备数据存储的功能，不仅是智能手环存储用户的睡眠数据、计步数据等初级应用，便携式医疗设备也要求在软件支持下感知、记录身体健康数据以分析、调控、干预甚至治疗疾病或维护健康状态，例如胸贴便要存储大量的心电测量数据。“MAX32650强大的板载存储器能力极具吸引力，包括高达3MB闪存与1MB SRAM，器件通过高效操作可管理更多数据、支持医疗可穿戴应用，而不会耗尽代码空间，目前在同行业市场上也很难找到这样大存储空间的低功耗MCU产品。”李勇举例道。

作为全球高性能半导体技术的领先提供商，ADI低功耗MCU通常结合了其传统优势技术，例如模拟前端集成了ADC/DAC、蓝牙通信模块、比较器、放大器、滤波器等，使客户在产品开发和采购时都能更加简便，优化性能的同时还大大简化了供应链的管理。针对客户反馈采购复杂或比较昂贵的模拟功能模块，例如HART调制解调器，ADI已将其集成到了工业MCU系列产品中，当用户用其设计温度变送器、压力变送器等产品时，在可靠性、品质和成本上都极具优势。即将发布的MAX32690和MAX32662还集成了CAN BUS，使得它们不仅可用于医疗可穿戴设备，还可用在汽车检测设备、电动摩托等应用上。此外，ADI也规划了面向未来需求的系列低功耗MCU产品，例如工业以太网逐渐成为工业互联网的关键技术和智能制造自动化基石，ADI正在研发将以太网控制模块集成于低功耗MCU中，以轻松解决设备连接难题。

越来越多的物联网边缘设备虽然体积小，但必须支持一系列复杂的传感、通信和处理任务，低功耗MCU作为终端节点的核心控制器件，是实现这一需求的关键因素，将加速推动各类创新型终端产品的涌现。“ADI正持续加大对智能边缘领域与数字化未来的技术投资，低功耗MCU作为ADI三大微控制器产品线之一，具有低功耗、高性能、高集成度与安全性等诸多竞争优势，将随着传统应用的升级以及新兴应用的带动，不断触发其潜力角逐更大的市场！”李勇信心满满地展望未来市场机遇。

关于ADI公司

无论是在建筑物中还是在生产车间，如今在任何地方都需要可编程控制器来调节各种生产过程、机器和系统。这就涉及到与相关器件连接的可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)模块。为了控制这些器件，PLC或DCS模块通常具有提供电流输出、电压输出或二者的组合的输出模块。工业控制模块的标准模拟输出电压和电流范围为±5V、±10V、0V至5V、0V至10V、4mA至20mA和0mA至20mA。特别是在工业领域，通常需要对微控制器和输出外设进行电气隔离。

传统解决方案采用分立式设计，可以将微控制器的数字信号转换为模拟信号，或提供不同的模拟输出，并实现电气隔离。但是，与集成式解决方案相比，分立式设计有许多缺点。例如，组件数量多，导致系统非常复杂，电路板尺寸大，成本高。短路耐受能力甚至故障诊断等其他特性更凸显了这些缺陷。

较好的解决方案是在单芯片上尽可能整合更多的功能，例如，ADI公司的高精度16位DAC AD5422。除了数模转换，它还提供完全集成的可编程电流源和可编程电压输出，能够满足工业过程控制应用的需求。

图1.使用AD5422和ADuM1401实现模拟输出级隔离控制的简化示例电路。

图1显示可完全隔离控制输出模块的模拟输出级的示例电路。它特别适合需要4mA至20mA标准电流输出和单极性或双极性输出电压范围的过程控制应用中的PLC和DCS模块。这里AD5422与 ADuM1401 四通道数字隔离模块组合使用。

16位DAC AD5422的输出可通过串行外设接口(SPI)配置。该模块还集成诊断功能，这在工业环境中很有用。微控制器和DAC之间所需的绝缘电阻可通过ADuM1401实现，ADuM1401的四个通道用于与AD5422实现SPI连接：三个通道（LATCH、SCLK和SDIN）传输数据，第四个通道(SDO)接收数据。

特别是在工业应用中，必须提供能够抗高干扰电压的可靠输出。IEC 61000等标准中规定了可靠性要求，例如，其中指定了有关电磁兼容性(EMC)的要求。为了符合这些标准，输出端需要有额外的外部保护电路。一种可能的保护电路如图2所示。

图2.用于AD5422输出的符合IEC 61000标准的保护电路。

电流输出(IOUT)可以在4 mA至20 mA或0 mA至20 mA范围内选择设定。电压输出通过单独的VOUT引脚提供，该引脚的电压范围可配置为0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V或±10 V。所有电压范围的超量程均为10%。两个模拟输出都具有短路和开路保护功能，可以驱动1 μF的容性负载和50 mH的感性负载。

AD5422需要10.8 V至40 V的模拟电源(AVDD)。对于数字电源电压(DVCC)，则需要2.7 V至5.5 V。或者，DVCC也可作为系统中其他组件的电源引脚或上拉电阻的终端。为此，DVCC_SELECT引脚应浮空，并向DVCC引脚施加内部4.5 V LDO稳压器电压。最大可用电源电流为5 mA。在所示电路中，DVCC用于向ADuM1401的电气隔离端供电。

使用ADR4550 外部基准电压源可从16位DAC获取高精度轮换结果。这是一款高精度、低功耗、低噪声基准电压源，最大初始精度为0.02%，具有出色的温度稳定性和低输出噪声。

本文所示的电路特别适用于PLC或DCS模块的输出模块，这些模块同时提供电流和电压输出，并且必须符合IEC 61000等EMC标准。AD5422

• 12/16位分辨率和单调性

• 电流输出范围：4mA至20mA；0mA至20mA；
  总非调整误差(TUE)：±0.01%（典型值，FSR）
  输出漂移：±3 ppm/°C

• 电压输出范围：0V至5V；0V至10V；±5V；±10V
  超量程：10%
  总非调整误差(TUE)：±0.01%（典型值，FSR）
  输出漂移：±2ppm/°C

• 灵活的串行数字接口

• 片内输出故障检测

• 片内基准电压源：10ppm/°C（最大值）

• 可选的稳压DVCC输出

• 异步清零功能

• 电源范围 
  AVDD：10.8V至40V
  AVSS：−26.4V至−3V/0V

• 输出环路顺从电压：AVDD–2.5V

• 温度范围：−40°C至+85℃

• TSSOP和LFCSP封装

在当今汽车电气化的演进过程中，车载充电器 (OBC) 始终扮演着重要的角色——从车外交流取电，转换为直流电向车内主电池包充电，执行整车充电指令，完成充电过程。在新能源汽车中，一般会存在两个不同电压等级的电池：高压电池用于驱动电机，低压电池用于车内小型电子设备供电。直流-直流转换器（DC/DC）从高压动力电池包取电，转换成低压直流电，进而为车内的不同负载进行电力输送。

▲图1. 典型OBC-DCDC系统框图

意法半导体新能源汽车创新中心针对大功率OBC-DCDC应用，以及终端客户对更快速的充电需求等，提出了系统解决方案。方案主要由40nm工艺，32-bit Arm®架构的车规级多核微处理器Stellar-E1，电源管理/系统基础芯片SPSA068/L9396，单通道栅极隔离驱动器STGAP2SICS，以及第三代功率半导体1200V SiC功率器件SCT015W120G3-4AG，SCT070W120G3-4AG组成。该方案为客户提供了完整配套的产品，满足客户大功率OBC-DC/DC的应用需求。

▲图2. 意法半导体22kW OBC-DC/DC的系统解决方案框图

▲图3. 意法半导体22kW OBC-DC/DC系统方案对应实物图

在架构层面，系统方案通过2颗Stellar-E1微控制器分别实现了PFC+LLC的环路控制，以及低压侧DC-DC的环路控制和整车通讯、功能安全等功能。SCTW015(070)N120G3-4AG则分别是PFC+LLC级和PSFB（移相全桥）级的SiC功率器件。STGAP2SICS对SiC功率管进行驱动，SPSA068/L9396负责为微控制器所需要的外设I/O接口、内核等不同电源轨供电。

在此之中，意法半导体重点推出了极具创新与技术价值的基于Arm®架构300Mhz主频微控制器Stellar-E1。

▲图4. Stellar E1内部资源

Stellar E-1相关资源介绍

✦ 内核资源- 2*300Mhz Coretex-M7 Arm® 核心，可配成1个lockstep核或两个独立核进行使用；

✦ 电源专用高精度发波外设- HR-Timers, 模拟比较器等；

✦ 通讯接口资源- 4路SPI, 4路CAN FD, 3路LIN, 2路I2S, 2路I2C；

✦ 存储资源- 384kB RAM, 2MB FLASH, 64KB data FLASH, 支持CAN-FD和硬件OTA(A/B swap)；

✦ 内置150Mhz硬件加密模块（HSM）；

✦ 丰富的A/D转换资源- 8个独立的DAC内部采样模块, 2个独立的DAC外部采样模块，2个独立的16bit ΣΔ ADC模块及相关通用ADC/ Timers等；

✦ 系统相关资源-中断, 锁相环, CRC校验等。

Stellar-E系列MCU多种针对OBC-DCDC的专属设计，使其对客户系统具有相当优势。在性能、成本及安全（功能安全 & 信息安全）等方面均有亮点：

系统方案的测试表现

系统板级测试及性能表现实况---

✦ 三相PFC效率测试条件和表现

➤ 峰值效率-98.63%➤ 输入电压-380VAC(L-L)

▲图5. 三相PFC效率测试表现  

✦ 系统热应力表现

➤ SiC水冷室温25℃，水温21℃➤ 输入电压-380VAC(L-L)

▲图6. 系统热应力表现 

▲左：图7. 800V, 16A 三相PFC SiC热成像 

▲右：图8. 800V, 16A 3相PFC 主电感热成像

✦ 三相PFC满载测试表现

➤ 输入电压380VAC(L-L), 32A RMS➤ 输出电压800VDC, 25A, 20KW➤ 相电流ITHD: 3%➤ SiC水冷室温25℃, 水温21℃                                  

▲图9. 800V, 20KW 相电流THD测量

系统基础芯片SBC---L9396

L9396的主要内部资源及特性功能如下：

✦ AEC-Q100车规认证，支持环境温度范围-40℃~135℃

✦ 完全符合ISO26262标准，支持客户系统功能安全ASIL-D等级

✦ 内部集成开关、线性电源：

➤ 升压控制器，9V，300mA

➤ 降压控制器，6.5V/7.2V，1A，开关频率465kHz

➤ 线性稳压器，微控制器I/O端口和ADC供电，5V/250mA能力

➤ 线性稳压器，微控制器I/O端口供电，3.3V/5V可配，100mA能力

➤ 可通过外部FET配置线性（最大750mA）/降压（最大1A）模式的稳压器，输出范围0.8~5V，用于微控制器内核供电

✦ 优化EMC，支持展频功能 

✦ SPI通讯功能、可配3.3/5V I/O电平等级，可配置问答式看门狗&窗口式看门狗

✦ 可配故障安全（fail safe）功能

✦ 内置10bit ADC，分立模拟输入引脚用于外部通用测量

✦ 过/欠压&温度监控，热关断功能

✦ TQFP64EP (10x10x1mm) 封装

▲图10. L9396内部功能模块

意法半导体Gen 2 & 3 SiC功率半导体产品家族为OBC-DCDC应用提供多样选择

意法半导体拥有的第二代、第三代碳化硅功率半导体产品系列，可以全方位覆盖不同击穿电压等级，并具备多种不同导通电阻值、封装及栅-源电压等级，用来满足客户OBC-DCDC不同的功率需求。

▲图11. 意法半导体第二、三代SiC功率半导体广泛覆盖