事實上，系統越復雜，出現系統性故障和隨機硬件故障的風險也越大。汽車安全完整性等級（ASIL）正是ISO 26262標準的關鍵組成部分，恰恰可以用來衡量特定系統組件的風險，為汽車安全提供重要保障。

東芝推出的TB9083FTG則支持ASIL-D安全標準，非常適用于對安全性要求特別高的應用，例如汽車線控底盤等。該產品對此前的TB9081FG柵極驅動IC的升級有助于實現汽車電氣化。

柵極驅動IC功能特性分析

作為一款車載3相無刷電機柵極驅動IC，東芝TB9083FTG具有三大優勢：一是高集成度，其集成了安全繼電器驅動電路；二是采用小型封裝，有助于實現產品的小型化；三是具有高性價比，內置了用于外部MOSFET的自診斷功能。

內部方框圖和應用電路示例
 

首先，TB9083FTG內置3個繼電器運行輸出通道，其中一個是電源繼電器，可以在異常情況下關閉電源；另一個是防反接保護繼電器，用來防止電池反向連接時由GND流向電源的大電流導致的致命故障；還有一個通道用于電機繼電器，可以在異常情況下斷開電機與控制系統的連接。通過這些繼電器可以提高其應用的安全等級，在電機或外部MOSFET等出現異常情況時切斷電氣連接。

使用和未使用安全繼電器的示例
 

TB9083FTG的主要改進是通過冗余、ABIST（模擬內置自檢）和LBIST（邏輯內置自檢）電路實現功能的穩定性，從而滿足ISO 26262標準的要求。在功能冗余方面，TB9083FTG內置兩個帶隙參考電壓電路，并新增了兩個內置時鐘振蕩電路（OSC），目的是盡量減少相關故障的發生。另一方面，ABIST和LBIST負責檢查內部診斷功能是否工作正常，其結果通過SPI通信讀出。

此外，通過集成電流感應放大器電阻，減少了外部元器件的數量，并有助于減小ECU的尺寸。由于采用了外部MOSFET自診斷電路，利用內置定序器和驗證電路可檢測外部MOSFET每相上橋臂和下橋臂的中點，發現開路和短路故障，通過讀取檢測結果，可減少軟件工作量，并縮短客戶應用的啟用時間。

傳統系統與TB9083FTG解決方案對比
 

該產品采用7.0 mm×7.0 mm小型VQFN48封裝，表貼面積較TB9081FG減少大約66%（經驗證可在表貼溫度循環測試中承受3,000次循環），可以實現印刷電路板的小型化。可焊錫側翼引腳封裝在引線表面留下一些鍍層，便于使用自動光學檢測（AOI）系統對焊點進行目檢，有助于提高焊點的可靠性。

表貼溫度循環測試結果和測試條件
 

選擇小型封裝與ISO 26262關系密切，因為可能需要采用冗余器件保障功能的穩定性，以確保達到更高的安全級別。利用這種冗余配置，即使一個TB9083FTG發生故障，另一個TB9083FTG仍然可以驅動電機。當然，如果使用兩個器件，PCB表貼面積會增加一倍。采用小型封裝的TB9083FTG可以減小增加的表貼面積，為冗余系統提供了有利保證。

采用小型封裝的優勢

電機柵極驅動IC的主要特性

✔ 支持功能安全ASIL-D

✔ 內置3通道安全繼電器驅動IC

✔ 內置3通道電流監控放大器

✔ 內置外部MOSFET自診斷電路

✔ 內置ABIST、LBIST自診斷功能

✔ 錯誤檢測：欠壓檢測、過壓檢測、過熱檢測

✔ 內置外部MOSFET VGS／VDS檢測

✔ 工作電壓范圍：VB＝4.5 V至28 V、VCC＝3.0 V至5.5 V

✔ 工作溫度范圍：Ta＝-40℃至150℃；Tj＝-40℃至175℃

✔ 可靠性：AEC-Q100/006認證

✔ 封裝：P-VQFN48-0707-0.50-005（可焊錫側翼引腳，0.5 mm間距）

產品應用方向

TB9083FTG的可驅動外部MOSFET，使3相直流無刷電機旋轉，并可驅動所有3相的上下MOSFET，即6個MOSFET。該器件適用于電動助力轉向系統（EPS）、電動制動系統、變速箱和線控換檔系統、泵等3相直流無刷電機應用，而且能夠滿足對車載電子元器件的安全性要求。
 

產品應用實例

未來，東芝將繼續強化符合ISO 26262標準第二版要求的柵極驅動IC產品線，根據市場需求持續推出具有優化功能和性能的柵極驅動IC產品，推動汽車系統電氣化并滿足客戶不同需求。