汽车驱动芯片 -- 高低边开关芯片

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在以前汽车各种用电设备是用汽车配电盒来管理，它由继电器+保险丝构成，电气线路出现故障时，配电盒中对应电路的保险丝能够在电流过大时自动熔断，从而保护电气线路和用电设备，继电器则是用于驱动大功率负载。

但是这类配电盒只有电气，没有电子，因为没法监控预警，出了问题时只能解决问题。

于是，2016年特斯拉Modes3在车身域中采用了大量HSD芯片替代了继电器和保险丝，它们的作用很清晰：用于负责控制汽车各种负载（例如小电机、灯、风扇、泵阀等）的启停和保护。

很明显，HSD(High side driver)芯片属于驱动芯片的一种，而根据电路结构，驱动电路可以分为高边、低边、推挽半桥、H桥、串联，如下：

高低边开关名称就是来源于电路中的位置差异：

高边驱动（也叫高边开关）：位域电源正极与负载之间，控制电流输入，就像水龙头，控制水流开启；在设计时难度较高，如使用NMOS，需满足栅极电压（Vg）>源极电压（Vs），而源极在导通时≈电源电压（如12V），故需额外升压电路使Vg提升至电源电压以上；使用PMOS可直接用栅极低电平导通（Vg<Vs），但工艺复杂、导通电阻大，成本高于NMOS方案。

低边驱动（也叫低边开关）：位于负载和电源负极之间，控制电流回路，就像排水阀门，控制水流排出路径，设计难度较低，适合成本控制场景。

我们可以看到，负载发生短地故障时，高边驱动会切断电源，负载不会工作，而低边驱动不具备该特性，例如负载通过车架形成回路，持续工作；

发生短电源故障时，高边无法关断，不能保护负载，但现在已有的智能高边芯片已集成负载开路\短路检测，成本会高一点，而低边开关断开后负载与地隔离，停止工作。

因此，在使用中通常要结合成本和安全综合考虑：

对短地故障“零容忍”的场景，例如燃油泵、安全气囊点火、PTC加热器\空调压缩机等涉及到安全、大电流负载的隔离，高边优先，不过在选高边驱动时，不得不考虑负载特性，特别是对容性负载启动时的浪涌电流的保护、对感性负载关断时的续流保护，是非常重要的考量指标；

对成本敏感、短电源风险更高或短地可控的系统，如车灯、车窗升级电机等，可以考虑低边。