NXP FS23 SBC：汽車電子控制單元的理想之選

在汽車電子領域，電子控制單元（ECU）的性能和安全性至關重要。NXP推出的FS23 SBC（Safety System Basis）系列設備，憑借其卓越的特性和廣泛的應用場景，成為汽車電子工程師的熱門選擇。今天我們就來深入了解一下這款FS23 SBC。

文件下載：NXP Semiconductors FS23安全系統基礎芯片 (SBC) PMIC.pdf

一、總體概述

FS23 SBC是一個可擴展的設備家族，具有引腳兼容和軟件兼容的特點。它能夠從線性穩壓器版本擴展到DC - DC穩壓器版本，并且安全等級可從QM提升到ASIL B。該設備集成了CAN和LIN收發器，以及一系列系統和安全特性，適用于最新一代的汽車電子控制單元。其高度集成的設計有助于優化車身和舒適市場的物料清單（BOM）成本，同時具備高靈活性，既適用于基于S32K處理器的應用，也能與多供應商的處理器兼容。此外，多個設備版本可供選擇，在輸出電壓設置、工作頻率、上電時序和輸入/輸出配置等方面提供多樣化的選擇，以滿足不同的應用需求。

二、特性與優勢

1. 工作模式

• 正常模式：提供所有電源管理和功能安全特性。
• 停止模式（LPOFF）：低功耗關閉模式，具備多種喚醒源。
• 待機模式（LPON）：低功耗開啟模式，HVBUCK或HVLDO1處于活動狀態，同樣具備多種喚醒源。

2. 電源管理

• HVBUCK：集成FET的同步降壓轉換器，正常模式和LPON模式的輸出電壓可配置（3.3 V或5.5 V）。正常模式下輸出直流電流能力為400 mA，低功耗開啟模式下為100 mA。
• HVLDO1：可為MCU供電的高壓LDO，輸出電壓可選（3.3 V或5.5 V），內部PMOS時直流電流能力可達100 mA，使用外部PNP時可達250 mA。
• HVLDO2：為系統負載供電的高壓LDO穩壓器，可為外部傳感器提供可選的外部保護，輸出電壓可選（3.3 V或5.0 V），直流電流能力可達100 mA。
• HVLDO3：為CAN FD模塊或其他設備供電的高壓LDO穩壓器，輸出電壓可選（3.3 V或5.0 V），電流能力可達150 mA。

3. 系統特性

• 通信接口：支持一個符合ISO 11898 - 2:2016和SAE J2284標準、最高達2 Mbps通信速率的CAN FD接口，以及一個符合LIN 2.2、ISO 17987 - 4和SAE - J2602 - 2標準的LIN接口。
• 喚醒輸入：具備兩個可承受40 V電壓的喚醒輸入、兩個具備喚醒能力且可承受40 V電壓的高壓I/O，以及多達四個具備喚醒能力的低壓I/O。
• 驅動能力：四個可配置的高邊驅動器，驅動能力為150 mA，可用于為LED供電或使能外部設備，具備循環檢測能力。
• 喚醒源多樣：包括WAKE引腳、HVIO引腳、LVIO引腳、CAN FD、LIN或專用的SPI/I2C命令。
• 設備控制：可通過帶有CRC的32位SPI接口或I2C接口進行設備控制。
• 定時器與監測：集成了用于系統關機和喚醒控制的長持續時間定時器（LDT），可編程時間長達194天；配備16通道模擬多路復用器（AMUX），用于系統監測，如溫度、電池電壓和內部電壓。

4. 功能安全

• 設計標準：遵循ISO 26262:2018標準開發，適用于ASIL B應用。
• 監測機制：具有帶獨立參考的內部監測電路，以及用于外部電壓監測的額外輸入。
• 故障監測：具備窗口或超時看門狗功能，可通過軟件監測MCU故障；FCCU輸入可通過硬件監測MCU故障。
• 自檢功能：支持按需進行模擬內置自檢（ABIST）。
• 安全輸出：提供安全輸出（RSTB、FS0B、LIMP0和LIMP1/2），具備1.25 Hz或100 Hz的PWM能力。

5. EMC合規性

FS23的EMC測試按照ZVEI Generic IC EMC Test Specification version 2.1 (2017)和FMC1278 Electromagnetic Compatibility Specification for Electrical/Electronic Components and subsystems version 3.0 (2018)進行，確保了設備在電磁環境中的可靠性。

6. 配置與啟用

• 封裝形式：采用QFN48EP封裝，7 x 7 x 0.85 mm，引腳間距0.5 mm，帶有裸露焊盤，有助于優化熱管理，引腳可焊邊設計方便焊接。
• 內存特性：具備一次性可編程（OTP）存儲器，用于實現可擴展性、擴展性和設備定制；還提供OTP仿真模式，方便系統開發和評估。

三、應用場景

FS23 SBC適用于多種汽車應用，包括車身控制模塊、 HVAC（供熱通風與空氣調節）、照明、轉向柱鎖、座椅模塊、車頂模塊、車門控制模塊、汽車進入系統、換擋器、安全帶預緊裝置、尾門、報警器等。大家在實際設計中，是否有遇到某個場景對FS23的某項特性有特別高的要求呢？

四、訂購信息

1. 型號定義

FS23有完整型號和簡化型號兩種編號類型，不同的編號部分代表了不同的產品特性，如發布類型、電源管理解決方案、ASIL等級、OTP版本和封裝等。通過這些編號，工程師可以清晰地了解產品的具體配置。

2. 型號列表

文檔中提供了詳細的設備細分表和可訂購的型號列表，不同型號在電源管理類型、通信接口、功能安全特性等方面存在差異，工程師可以根據具體的應用需求進行選擇。對于未編程的OTP配置，可選擇A0型號；對于預編程的OTP配置，通過型號擴展來管理；如果需要自定義OTP配置，可聯系當地NXP銷售代表。此外，若需要以卷帶包裝形式訂購零件，可在完整型號后添加R2后綴。

五、框圖與封裝圖

文檔中提供了FS2320（HVBUCK）和FS2300（HVLDO1）的功能框圖，以及設備的封裝圖，為工程師在設計電路板時提供了直觀的參考。從這些圖中，大家能更好地理解FS23內部的電路結構和引腳布局，從而優化設計方案。

六、修訂歷史

了解產品的修訂歷史有助于工程師掌握產品的發展脈絡。FS23文檔的最新版本為2.1，于2023年10月30日發布，主要更新了文檔標題。之前版本也有對文檔外觀、各章節內容的更新以及部分章節的刪除等操作。

七、法律信息

文檔中包含了詳細的法律信息，如定義、免責聲明、商標說明等。這些信息提醒工程師在使用產品和文檔時要注意相關的法律責任和規定，確保產品的合法使用。

NXP的FS23 SBC憑借其豐富的特性、廣泛的應用場景和靈活的配置選項，為汽車電子工程師提供了一個強大的解決方案。在實際設計中，工程師可以根據具體的應用需求，充分利用FS23的各項特性，打造出高性能、高安全性的汽車電子控制單元。大家在使用FS23 SBC的過程中，有沒有遇到什么有趣的設計挑戰呢？歡迎在評論區分享。