【安森美半导体】汽车HVAC

方案介绍

汽车供暖、通风和空调（HVAC）系统已从简单的机械控制发展为先进的电子架构，提供卓越的舒适性、能效和性能。如今的车载气候系统依靠智能电子设备来管理气流、加热和冷却，同时满足电气化和软件定义汽车的需求。

现代 HVAC 应用包括：用于精确调节温度和气流的 HVAC 控制器、用于座舱快速加热的 PTC 加热器，以及用于高能效车载空调的电子压缩机。此外，电动汽车用泵和风扇可对电池和电力电子设备进行有效的热管理，传统汽车用泵和风扇则可维持内燃机和混动系统的散热冷却。

安森美通过广泛的技术组合支持下一代 HVAC 设计：用于高效电源开关的高压 MOSFET 和 IGBT、用于紧凑集成的智能电源模块，以及用于安全可靠控制的隔离型栅极驱动器；LV-MV MOSFET、传感器、放大器、隔离和存储器集成电路等补充方案，可提供精确的监控、诊断和系统智能功能。通过将稳健的电力电子器件与精密的传感和控制相结合，安森美可帮助设计人员开发舒适、可靠、高能效的现代汽车暖通空调系统。

一、核心功能与架构

汽车 HVAC 系统以空调控制单元 / 主控制器为核心，覆盖 12V-48V 低压电源域与 400/800V 高压电源域，通过驱动器驱动风扇、PTC 加热器、电子压缩机、电动泵与导风片等执行器，并经车载网络与整车交互（系统架构见文末示意图）。

· 空调控制单元与电源管理：12V-48V 电池经电源保护与电源管理为控制单元供电；高压电池组为 PTC 加热器、电子压缩机等高电压负载供电。

· 主控制器：以 MCU 为核心，配合控制配件与感应反馈，实现温度与气流的精确调节。

· 驱动器与执行器：经低压栅极驱动器、高压栅极驱动器与电机驱动器，驱动风扇、PTC 加热器、电子压缩机、电动泵等执行器负载，并控制导风片。

· 电动压缩机高压架构：低压侧 MCU 由低压电源管理供电，经数字隔离与隔离式电源向高压侧传递控制信号；高压侧栅极驱动器驱动功率级，控制电动压缩机电机，并由传感反馈运行状态。

· 通信与保护：通过 CAN、LIN、10BASE-T1S 以太网等车载网络与车辆、用户交互，并配备 ESD 静电保护。

二、核心物料推荐与优势

1. 高压 MOSFET 和 IGBT（高效电源开关）

• 产品特点：高压 MOSFET 与 IGBT，用于高效电源开关，适配 PTC 加热与电动压缩机等高电压功率级。
• 方案价值：在 PTC 加热器与电子压缩机等高功率负载中提供高效功率开关，降低损耗、提升热管理系统能效；PTC 应用配套有 IGBT 驱动参考设计。

2. 智能电源模块（紧凑集成）

• 产品特点：集成化智能电源模块，适配 HVAC 驱动级紧凑集成需求。
• 方案价值：以模块形式集成功率器件与驱动，减小 PCB 体积、提高集成度与可靠性，适合 HVAC 有限安装空间。

3. 隔离型栅极驱动器（安全可靠控制）

• 产品特点：隔离型栅极驱动器，配合数字隔离，实现低压控制侧与高压功率级之间的安全隔离驱动。
• 方案价值：在 400/800V 高压电动压缩机等应用中提供可靠的电气隔离与栅极驱动，保障人员与系统安全。

4. LV-MV MOSFET（低压 / 中压开关）

• 产品特点：低压至中压 MOSFET，用于风扇、电动泵、导风片等低压执行器驱动。
• 方案价值：为风扇、电动泵等低压负载提供高效开关，支持电池与电力电子设备的热管理及内燃机 / 混动系统散热。

5. 传感器与放大器（精密监控与诊断）

• 产品特点：温度、位置等传感器及放大器，用于 HVAC 系统的感应与反馈。
• 方案价值：实时采集温度、位置与运行状态，为主控制器提供精确反馈，支撑温度 / 气流调节与系统诊断。

6. 隔离与存储器集成电路（系统智能）

• 产品特点：数字隔离器件与存储器（如 EEPROM）等 IC。
• 方案价值：数字隔离保障高低压之间的信号安全传输；存储器存储配置与校准参数，提供系统智能功能。

参考文档与设计资源（点击附件下载）

· Reference Designs（参考设计）：PTC IGBT Driver Reference Design。

· White Papers（白皮书）：Automatic HVAC Air Recirculation Made Easy with Stepper Motors。