功耗从1μA下降为0.5μA的汽车空调控制器

时间： 2019-07-11 来源：世强作者：凡尘

汽车自动空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。可以自动收集车内外温度、湿度等一系列信号，传递给控制器，通过一定的软件算法，自动调节以获得最佳空调运行模式。汽车空调控制器常规采用LCD显示，要求有风机PWM控制，并具有故障显示功能。结合MCU的智能控制和其他电路巧妙地将控制信号转换为机械动作，保证车内温度调节和即时化霜终端执行器的运行。HVAC单元要求其MCU支持网络功能，从而实现主单元和分布式电机单元间的连接配置。

瑞萨电子提供了一系列种类丰富的带有CAN/LIN接口的 MCU，RL78F1X系列MCU拥有丰富的功能特性和安全性能，该系列是瑞萨电子针对于车身电器开发的高性价比MCU产品，使用该系列单片机作为控制电路，方便系统功能扩展，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产，非常适合汽车空调应用。

RL78/F13系列MCU的主要功能特性包括如下几点：

(1) 广泛的产品线，可轻松实现平台标准化，提高开发效率

由于不同系统的规格各不相同，要将 ROM 重新应用到其他不同系统，就需要改变其尺寸，为了满足这一需求，全新的 MCU 均集成了相同的 CPU 内核，并拥有汽车网络(例如 CAN(控制器局域网)和 LIN(本地互联网))和引脚布局等外围功能。RL78/F13 MCU 的内部闪存大小为 16 到 128 千字节(KB)，封装为 20 到 80 引脚。凭借丰富的产品线，RL78/F13 可支持多种多样的应用需求。RL78/F13 系列MCU 集成了瑞萨电子现有 78K0R 和 R8C CPU 内核的高性能的 MCU 外围功能。因此其可让系统制造商在有效利用现有资产的同时，得益于 CPU 内核新加的乘加指令而提高系统性能。

(2) 紧凑小巧的封装，支持最高 150℃ 的高温运行环境，可缩小整体单元尺寸

为了满足体积更小巧的 ECU 的需求，瑞萨电子开发出了全新的 QFN(四方扁平无引脚)封装。相比瑞萨电子现有的 32 引脚 SSOP封装(窄间距小外形封装)，新的 QFN 封装能够将安装面积减少约69%，而与瑞萨电子现有的 QFN 封装相比，全新的 QFN 封装在引脚侧表面设有凹口，以便在安装过程中提高焊接粘附性，可实现在不改造工厂生产线的情况下安装新的 MCU 设备。采用新 QFN 封装后，可缩小印刷电路板的尺寸，从而实现整体 ECU 系统的微型化。

RL78/F13 可在高达 150℃ 的环境温度下正常工作，因此可以直接装入执行机构，从而进一步提高系统微型化水平。

(3) 降低50% 待机能耗，实现低能耗系统设计

通过采用更低的电流消耗的待机模式，RL78/F13系列 MCU 的待机电流相比瑞萨电子现有的 78K0R/Fx3 MCU 下降了50%，即从 1μA(微安)下降为 0.5μA(微安)。RL78/F13还具有在不激活 CPU 的情况下执行 A/D 转换的功能，从而进一步降低系统能耗。

(4) 丰富的硬件功能，可保证功能安全性

针对安全性进行了改善的结构可对电气或电子故障进行检测，从而保障系统安全性，而这一特性，对于努力达到 ISO 26262 功能安全性标准的汽车系统来说极有帮助，同时，市场对于在 MCU 内部加入自诊断功能的需求也日益强烈。

RL78/F13包含了多种多样的硬件特性，可保证下述的功能安全性：将参考电压或电源电压进行转换，并将转换结果与标准值进行比较，从而确定 A/D 转换器工作正常的检测功能;使用中断检测堆栈溢出从而防止软件失控的功能;通过将外部时钟振荡器与内部振荡器进行比较，检测外部时钟振荡器是否停止的功能。

系统框图如下：

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