向軟件定義汽車 (SDV) 的轉型促使汽車制造商不斷創新，在區域控制器中集成受保護的半導體開關。電子保險絲和 SmartFET 可為負載、傳感器和執行器提供保護，從而提高功能安全性，更好地應對功能故障情況。不同于傳統的域架構，區域控制架構采用集中控制和計算的方式，將分散在各個 ECU 上的軟件統一交由強大的中央計算機處理，從而為下游的電子控制和配電提供了更高的靈活性。

本系統方案指南 (SSG) 探討了車輛區域控制架構的最新趨勢和技術。第一篇介紹了區域控制架構的市場趨勢，第二篇介紹了系統架構和方案，本文將介紹區域控制器 (ZCU)框圖、NCV7410 10BASE-T1S 以太網收發器等。

方案概述

區域控制器 (ZCU) – 框圖

區域控制器 (ZCU) 是車輛區域控制架構中的基本元素， 負責管理指定區域內的配電。 ZCU 從 PDU 接收電力， 并將電力智能分配給所負責區域內的各種電氣系統、 負載和傳感器。 傳統的 ECU 仍可通過 CAN、 LIN 等傳統總線， 保持與 ZCU 的連接。這種分布式方法大大降低了車輛線束的復雜性和重量。

ZCU 能夠集成多個關鍵組件， 如 SmartFET、 電子保險絲和分立 MOSFET。 ZCU 還支持高速通信網絡， 可利用 NCV7410 和T30HM1TS2500 等 10BASE-T1S 以太網收發器。 通過這些收發器， ZCU 可與中央計算機或其他車輛系統進行高效數據通信。 目前有多種方案可供選擇， 能夠滿足不同汽車制造商及其車型的特定要求。 下面的框圖簡要展示了 ZCU 的組成結構。

NCV7410 10BASE-T1S 以太網收發器 – 產品簡介

NCV7410 是一款符合 IEEE 802.3cg 規定且遵循 10BASE-T1S 標準的以太網收發器， 集成了介質訪問控制器 (MAC-PHY)。

它支持在共享介質(多點) 網絡上運行， 單根雙絞線 (UTP / STP) 連接長度可達 25 米。 NCV7410 配有從屬模式 SPI 接口， 允許低引腳數連接到標準是主機 MCU 或 SoC。 圖 1 中展示了這種連接。 它能以 10 Mbps 的速度與連接到共享介質(UTP) 的多個節點進行通信。

NCV7410 QFNNW32(5 x 5 mm) 封裝

圖 1： NCV7410 的應用示意圖

10BASE-T1S 中的多點拓撲

多點拓撲可能是汽車以太網的革命性變革，它為區域控制架構下的現代汽車網絡提供了經濟、可擴展且高效的方案。多個器件(節點)連接到同一根雙絞線電纜，形成類似總線的結構。雖然與 CAN 等先前的技術類似，但具備了以太網功能。 通過新的區域控制架構，基于域的復雜布線可得到簡化，更易于管理和維護。

多個節點：標準規定至少可連接 8 個節點， 根據實際的實現方案和長度， 或可連接更多節點。 如今的車輛需要具備很

高的靈活性， 10BASE-T1S 支持輕松添加新節點， 無需進行大量重新布線。

物理層沖突避免 (PLCA)： PLCA 機制會為每個節點分配特定的時間段來傳輸數據， 從而避免數據沖突。

NCV7410 實現了一項獨特功能： PLCA 優先模式。 較低的 PLCA ID 優先于較高的 PLCA ID， 提供了類似 CAN的仲裁機制：當任一站點開始傳輸時， 協調器(即頭節點) 就會發送新的信標。

圖 2：在 PLCA 中，協調器(頭節點)通過信標發起通信，然后每個從屬節點都有機會發送數據。

T30HM1TS2500 10BASE-T1S 以太網收發器 – Treo 產品預覽

T30HM1TS2500 (T2500) 是一款先進的 10BASE-T1S 以太網收發器， 集成了介質訪問控制器 (MAC-PHY)。 它是基于全新Treo 平臺 (BCD65) 設計的新一代 10BASE-T1S 器件， 能夠以 10 Mbps 的速度與連接到共享介質 (UTP) 的多個節點進行通信。

T30HM1TS2500QFNNW20 (4 x 4 mm) 封裝

T2500 由 CSMA/CD MAC 和 PHY 組成， 并具備物理層沖突避免 (PLCA) 功能。 PLCA 可防止物理層沖突， 提高 CSMA/CD的吞吐量。 T2500 使用 SPI(時鐘頻率高達 25 MHz) 作為與更高層進行通信的接口。

相較于 NCV7410， T2500 支持更多特性， 例如：

拓撲發現(符合 TC14) ， 支持節點間的距離測量。

休眠/喚醒(符合 TC10) 配置功能， 休眠模式下電流消耗低 (35 μA)

時間戳(符合 TC6) ， 可實現精確的時間同步。

可直接連接電池(VBAT 引腳) ， 最高支持 48 V。

在更小、 更緊湊的 QFNW20 4 x 4 mm 封裝中， 融入了更多功能。

10/100/1000BASE-T1S 以太網的 ESD 保護

SZESD9901 和 SZESD9902 旨在保護敏感的汽車電子設備免受 ESD、 浪涌及其他有害瞬變事件的影響。 這些器件符合OPEN Alliance 10/100/1000 BASE-T1 以太網和其他高速數據網絡的規范。 這些器件可為收發器 PHY 的連接器側提供雙向 ESD 保護。 高觸發電壓 (≥ 100V) 功能如圖 2 所示。 較高的觸發電壓可消除差分信號失真箝位。

圖 3： SZESD9901 和 SZESD9902 的瞬態保護響應 I-V 曲線。

Treo 平臺 – 技術概述

安森美開發了一款名為 Treo 的全新模擬和混合信號平臺， 專門用于對能效、 集成度和性能的迫切需求。 Treo 平臺采用65nm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) 工藝技術， 并支持 1 - 90V 的電壓范圍， 將進一步擴展安森美的智能電源和感知技術， 助力打造下一代電源管理 IC、 傳感器接口、 專用通信器件和可靠的標準產品。 Treo 平臺基于 BCD65 技術， 將三類晶體管的優點整合到一顆芯片中：

雙極晶體管， 用于模擬功能。

CMOS(互補金屬氧化物半導體) 晶體管， 用于數字處理。

DMOS(雙重擴散金屬氧化物半導體) 晶體管， 用于功率和高壓元件。

盡管市面上已有其他 BCD 平臺， 但安森美 Treo 平臺的獨特之處在于， 它提供了比目前任何其他平臺更寬的電壓范圍(1-90 V)。 先進的 65nm 工藝技術實現了超高的集成度， 同時降低了功耗。

產品預覽和樣品

目前已有多款基于該平臺的產品開發完成， 現已進入樣品測試階段， 其中包括電壓轉換器、 LDO 和多相控制器。 部分產品面向大眾市場， 而另一些產品則是根據客戶需求定制的。 從 2025 年開始， 安森美將利用該平臺開發更多種類的產品， 包括電感位置傳感器、 10BASE-T1S 以太網控制器、 DC-DC 轉換器、 LDO、 多相控制器、 汽車 LED 驅動器、 電氣安全 IC 等。

芯片面積縮小：

圖 4 對比了 65 nm BCD 工藝技術 (BCD65– 2.5 V) 與之前的工藝節點 (180 nm – 3.3 V/ 5 V)。

從 180 nm 節點切換到 65 nm 節點時，每個功能(模擬、 數字、 高壓電源) 的面積都有顯著縮小。 圖 4 顯示， 比較器電路尺寸縮小了 45%。

在模擬(和混合信號) 領域， 保持相似精度的同時降低電壓， 不僅可以降低芯片成本， 還可在更小的封裝空間內集成更多功能。

圖 4： BDC65 工藝已實現比較器電路尺寸縮小 45%。

4 通道 10A 集成電子保險絲

NIV3071 是一款 60 V DC、 65 V TR 電子保險絲， 在一個封裝中集成了 4 個獨立通道。 電子保險絲支持高達 10 A 的連續輸出電流。 采用小型 5x6 mm WQFN16 封裝。 每個集成電子保險絲都有固定的軟啟動時間。 所有通道共用可配置的電流限制。

該器件還具有控制和狀態監測引腳， 適用于 12 V 至 48 V 的廣泛汽車應用。

保護最多 4 個獨立的 2.5 A 負載， 或將電子保險絲配置為單通道保護， 以驅動高達 10 A 的單個連續負載電流。

非常適合實現汽車區域控制器， 確保整個車輛的局部 ECU 受到保護且穩健可靠。

保護 12 V 和 48 V 下游負載免受輸出短路、 過載和過電流事件的影響。 電子保險絲可以通過構建冗余網絡來提高 48V

電氣架構的穩健性和可靠性。

請參閱應用手冊獲取更多信息，重點了解電子保險絲在汽車應用中的優勢。

遵循 PCB 設計指南(參考設計)，以實現良好的散熱性能。

圖 5： NIV3071 示例配置

由于一個車輛區域中有多個負載， 因此 NIV3071 的各個獨立通道可靈活地在多種配置中驅動多個負載：

A. 4 個獨立電源， 驅動 4 個獨立負載， 每個負載 2.5A 連續電流。

B. 單個電源， 驅動 4 個獨立負載， 每個負載 2.5A 連續電流。

C. 在單通道中使用該器件， 可驅動高達 10A 的連續負載電流。

D. 2 個獨立電源， 驅動 2 個獨立負載， 每個負載 5A 連續電流。

評估板 - 10BASE-T1S 以太網收發器

對于 NCV7410 10BASE-T1S 以太網收發器， 當前已有兩款評估板 (EVB) 可用于評估。 如需獲取評估板和配套的軟件圖形用戶界面 (GUI)， 請聯系安森美銷售人員。 評估板按連接方式分為兩種版本：

MAC-PHY(SPI 接口) ， 通過 SPI 接口與 MCU 兼容(圖 7) 。

10BASE-T1S 轉 USB 加密狗(圖 6) ， 可用于兩種不同的用例：

通過 USB-C 端口將 PC 連接到 10BASE-T1S。 使用安森美的 GUI 來控制評估板。 引腳接頭可連接到示波器或信號分析儀， 用于監測 MII 接口流量。

通過引腳接頭連接到遠程 MCU， 以評估 10BASE-T1S PHY。

圖 6： EVB 10BASE-T1S 轉 USB 加密狗

圖 7：帶 SPI 接口的評估板

NIV3071 電子保險絲 - 評估板

NIV3071 評估板可用于測試和評估 NIV3071 電子保險絲。 用戶將直流電壓施加到輸入端， 可將(每個通道) 最多 4 個高達2.5 A的負載連接到輸出端。 這款評估板具有 NIV3071 所有引腳的測試點， 可選擇跳線進行調節， 而且具有用于設置電流限制的電位器。 這款評估板有兩種版本：

NIV3071MTW3GEVB - 閂鎖版電子保險絲

NIV3071MTW4GEVB - 自恢復版電子保險絲

圖 8： NIV3071 評估板(左)和器件布局(右)(評估板上帶有測試點引腳)。