CASE是汽车行业和车载半导体领域的关键词，代表智能互联（Connected）、自动驾驶（Autonomous）、共享出行（Shared）和电动化（Electric）的发展趋势。无论是开发传统的汽车组件还是开发嵌入式软件，都必须符合ISO 26262道路车辆功能安全标准。当然，汽车设备中采用的半导体器件等也不例外。
事实上，系统越复杂，出现系统性故障和随机硬件故障的风险也越大。汽车安全完整性等级（ASIL）正是ISO 26262标准的关键组成部分，恰恰可以用来衡量特定系统组件的风险，为汽车安全提供重要保障。
东芝推出的TB9083FTG则支持ASIL-D安全标准，非常适用于对安全性要求特别高的应用，例如汽车线控底盘等。该产品对此前的TB9081FG栅极驱动IC的升级有助于实现汽车电气化。
栅极驱动IC功能特性分析
作为一款车载3相无刷电机栅极驱动IC，东芝TB9083FTG具有三大优势：一是高集成度，其集成了安全继电器驱动电路；二是采用小型封装，有助于实现产品的小型化；三是具有高性价比，内置了用于外部MOSFET的自诊断功能。
内部方框图和应用电路示例
首先，TB9083FTG内置3个继电器运行输出通道，其中一个是电源继电器，可以在异常情况下关闭电源；另一个是防反接保护继电器，用来防止电池反向连接时由GND流向电源的大电流导致的致命故障；还有一个通道用于电机继电器，可以在异常情况下断开电机与控制系统的连接。通过这些继电器可以提高其应用的安全等级，在电机或外部MOSFET等出现异常情况时切断电气连接。
使用和未使用安全继电器的示例
TB9083FTG的主要改进是通过冗余、ABIST（模拟内置自检）和LBIST（逻辑内置自检）电路实现功能的稳定性，从而满足ISO 26262标准的要求。在功能冗余方面，TB9083FTG内置两个带隙参考电压电路，并新增了两个内置时钟振荡电路（OSC），目的是尽量减少相关故障的发生。另一方面，ABIST和LBIST负责检查内部诊断功能是否工作正常，其结果通过SPI通信读出。
此外，通过集成电流感应放大器电阻，减少了外部元器件的数量，并有助于减小ECU的尺寸。由于采用了外部MOSFET自诊断电路，利用内置定序器和验证电路可检测外部MOSFET每相上桥臂和下桥臂的中点，发现开路和短路故障，通过读取检测结果，可减少软件工作量，并缩短客户应用的启用时间。
传统系统与TB9083FTG解决方案对比
该产品采用7.0 mm×7.0 mm小型VQFN48封装，表贴面积较TB9081FG减少大约66%（经验证可在表贴温度循环测试中承受3,000次循环），可以实现印刷电路板的小型化。可焊锡侧翼引脚封装在引线表面留下一些镀层，便于使用自动光学检测（AOI）系统对焊点进行目检，有助于提高焊点的可靠性。
表贴温度循环测试结果和测试条件
选择小型封装与ISO 26262关系密切，因为可能需要采用冗余器件保障功能的稳定性，以确保达到更高的安全级别。利用这种冗余配置，即使一个TB9083FTG发生故障，另一个TB9083FTG仍然可以驱动电机。当然，如果使用两个器件，PCB表贴面积会增加一倍。采用小型封装的TB9083FTG可以减小增加的表贴面积，为冗余系统提供了有利保证。
采用小型封装的优势
电机栅极驱动IC的主要特性
✔ 支持功能安全ASIL-D
✔ 内置3通道安全继电器驱动IC
✔ 内置3通道电流监控放大器
✔ 内置外部MOSFET自诊断电路
✔ 内置ABIST、LBIST自诊断功能
✔ 错误检测：欠压检测、过压检测、过热检测
✔ 内置外部MOSFET VGS／VDS检测
✔ 工作电压范围：VB＝4.5 V至28 V、VCC＝3.0 V至5.5 V
✔ 工作温度范围：Ta＝-40℃至150℃；Tj＝-40℃至175℃
✔ 可靠性：AEC-Q100/006认证
✔ 封装：P-VQFN48-0707-0.50-005（可焊锡侧翼引脚，0.5 mm间距）
产品应用方向
TB9083FTG的可驱动外部MOSFET，使3相直流无刷电机旋转，并可驱动所有3相的上下MOSFET，即6个MOSFET。该器件适用于电动助力转向系统（EPS）、电动制动系统、变速箱和线控换档系统、泵等3相直流无刷电机应用，而且能够满足对车载电子元器件的安全性要求。
产品应用实例
未来，东芝将继续强化符合ISO 26262标准第二版要求的栅极驱动IC产品线，根据市场需求持续推出具有优化功能和性能的栅极驱动IC产品，推动汽车系统电气化并满足客户不同需求。