探索NXP FS26：低功耗ASIL D/B級安全系統基礎芯片的卓越性能

在汽車電子的快速發展中，安全和低功耗成為了設計的關鍵要素。NXP的FS26安全系統基礎芯片（SBC），專為滿足汽車安全完整性等級（ASIL）D和B的要求而設計，為汽車電子系統帶來了新的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片的特點、應用以及相關技術細節。

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芯片概述

FS26系列芯片旨在支持入門級和中端安全微控制器，如S32K3系列。它具有多個電源供應，并且能夠靈活地與其他針對汽車電氣化的微控制器協同工作。其應用范圍廣泛，涵蓋動力總成、底盤、安全和低端網關技術等領域。該系列包含多個版本，這些版本在引腳和軟件方面相互兼容，可支持ASIL B或D級別的各種應用，為用戶在輸出軌數量、輸出電壓設置、工作頻率、上電排序和集成系統級功能等方面提供了豐富的選擇。

關鍵特性

寬工作范圍與低功耗

FS26具有出色的工作范圍和低功耗特性。它的最大輸入電壓可達40V DC，在有VBST的情況下，支持低至3.2V的電池工作電壓；無VBST時，支持低至6V的電池工作電壓。此外，它還具備低功耗關斷模式和低功耗待機模式，關斷模式下靜態電流僅為30μA，待機模式下在VPRE激活時靜態電流為29μA，并且可以通過OTP配置選擇激活LDO1或LDO2，通過SPI通信選擇激活GPIO1或GPIO2。這種低功耗設計對于汽車電子系統的節能至關重要，能夠有效延長電池的使用壽命。

豐富的電源供應

FS26擁有多種電源供應，為不同的組件提供穩定的電力支持。

• VPRE：集成FET的同步降壓轉換器，輸出電壓和開關頻率可配置，輸出直流電流能力高達1.5A，并且支持PFM模式，適用于低功耗待機模式操作。
• VCORE：同樣集成FET的同步降壓轉換器，專門為微控制器核心供電。輸出直流電流可達0.8A或1.65A（取決于具體型號），輸出電壓范圍可在0.8V至3.35V之間設置。
• VBST：異步升壓控制器，配合外部低端開關、二極管和電流感測電阻使用。它既可以配置為前端電源，以承受低電壓啟動時的電壓波動；也可以作為后端電源，輸出電壓可配置，輸出直流電流能力可擴展。
• LDO1和LDO2：分別為微控制器I/O和系統外設提供支持的LDO穩壓器，輸出電壓可在3.3V和5.0V之間選擇，電流能力高達400mA。
• VREF：高精度參考電壓，精度為0.75%，可為外部ADC參考和內部跟蹤參考提供穩定的電壓。
• TRK1和TRK2：電壓跟蹤調節器，輸出電壓可在VREF、LDO2或內部LDO參考之間選擇，支持ECU板外操作的高壓保護，每個跟蹤器的電流能力可達150mA。

強大的系統支持功能

FS26在系統支持方面表現出色，具備多種實用功能。它擁有兩個支持高壓的喚醒輸入，增強了系統的魯棒性；兩個可編程的GPIO，可用于喚醒功能或作為HS/LS驅動器；可編程的長持續時間定時器（LDT），用于系統關機和喚醒控制。此外，它還可以通過模擬多路復用器監測系統電壓（包括電池電壓），并且提供多種喚醒源選擇，如WAKE/GPIO引腳、LDT或SPI活動。通過32位SPI接口和循環冗余校驗（CRC），可以對設備進行控制。

高安全性設計

作為一款針對汽車安全應用的芯片，FS26在安全性方面進行了精心設計。它符合ISO26262標準，具有增強的安全特性和多個故障安全輸出。采用了最新的按需潛在故障監測技術，能夠成為覆蓋ASIL B和ASIL D安全完整性級別的安全導向系統分區方案的一部分。芯片具備獨立的監測電路、專門的微控制器監測接口、簡單或挑戰者看門狗功能，在啟動時進行模擬內置自測試（ABIST）和邏輯內置自測試（LBIST），并且可以按需進行ABIST測試。安全輸出具有潛在故障檢測機制，能夠及時發現并處理故障，確保系統的安全運行。

靈活的配置與啟用方式

FS26采用LQFP48引腳封裝，并帶有外露焊盤，有助于優化熱管理。通過一次性可編程（OTP）熔絲存儲器，可以對設備進行永久性定制，還提供OTP仿真模式，方便硬件開發和評估。同時，芯片支持調試模式，便于軟件開發、MCU編程和調試。

應用領域

FS26的應用場景十分廣泛，涵蓋了多個汽車電子領域。

• xEV和動力總成市場：可用于逆變器、車載充電器（OBC）、DC-DC轉換器、電池管理系統（BMS）和皮帶啟動發電機（BSG）等。
• 車身市場：適用于網關、區域控制、車身控制器和智能接線盒等。
• 安全和底盤領域：可應用于懸架和動力轉向系統。
• MCU連接：能夠與NXP S32K3系列、英飛凌AURIX系列（TC2xx和TC3xx）、瑞薩RH850系列和賽普拉斯Traveo系列等多種微控制器配合使用。

在不同的應用場景中，FS26的這些特性能夠帶來顯著的優勢。在xEV和動力總成市場，其寬工作范圍和強大的電源供應能力可以確保在復雜的電氣環境下穩定運行，為關鍵部件提供可靠的電力支持。在安全和底盤領域，高安全性設計能夠保障系統的安全運行，減少故障發生的風險。而在車身市場，豐富的系統支持功能可以滿足各種智能化控制的需求。

作為電子工程師，在設計汽車電子系統時，FS26是一個值得考慮的選擇。它的多功能性和高性能能夠幫助我們設計出更加可靠、安全和高效的系統。在實際應用中，我們需要根據具體的需求選擇合適的FS26型號，并合理設計電路，以充分發揮其優勢。

你在使用FS26或者其他汽車電子芯片的過程中，遇到過哪些挑戰和問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。