ST L9026可配置多路汽車繼電器驅動方案深度解析

在汽車電子系統中，繼電器驅動器作為核心組件之一，承擔著控制各類負載（如LED、燈泡、繼電器、電磁閥等）的關鍵任務。隨著汽車智能化、電動化趨勢的加速，對驅動器的功能集成度、安全性、可靠性及靈活性提出了更高要求。ST L9026作為一款專為汽車應用設計的多通道繼電器驅動器，憑借其高度可配置性、全面的保護功能及強大的診斷能力，成為車身控制模塊（BCM）、整車控制器（VCU）、發動機管理系統（EMS）及區域控制器（ZCU）等領域的優選方案。本文將從元器件型號選擇、器件作用、技術優勢、功能特性及應用場景等維度，對ST L9026進行全面解析。

一、優選元器件型號及核心參數

ST L9026系列包含多種型號，其中L9026-B03N為典型代表。該型號采用24引腳HTSSOP封裝，核心參數如下：

• 輸出通道：集成2路固定高側（HS）驅動器和6路可配置高側/低側（HS/LS）驅動器，共8路輸出。

• 輸入接口：支持SPI通信（16位串行外設接口）及2個專用并行輸入引腳，兼容8位SPI設備，支持菊花鏈連接。

• 負載兼容性：可驅動電阻性、電感性及電容性負載，負載電壓范圍6V~28V。

• 保護功能：集成對地短路（GND Short）、開路負載（Open Load）、過流（Over Current）及超溫（Over Temperature）檢測。

• 安全特性：符合AEC-Q100標準，支持ISO 26262功能安全標準，最高可達ASIL-B等級。

• 工作溫度范圍：-40°C~125°C（TA），滿足嚴苛的汽車環境要求。

• 封裝形式：提供HTSSOP24和VFQFPN32兩種封裝選項，VFQFPN封裝增加2個安全引腳。

二、器件作用及技術優勢

1. 多通道驅動與靈活配置

L9026的8路輸出通道中，2路為固定高側驅動，6路支持高側/低側靈活配置。這種設計允許用戶根據負載類型（如繼電器需低側驅動、LED需高側驅動）調整輸出模式，無需額外增加外圍電路。例如，在車身控制模塊中，可通過SPI配置將部分通道設為高側驅動控制車燈，另一部分設為低側驅動控制繼電器，實現單一芯片的多功能集成。

2. 高級保護與診斷功能

L9026內置全面的保護機制，可實時監測負載狀態并觸發保護動作：

• 對地短路檢測：當輸出端意外接地時，芯片自動關閉通道并記錄故障。

• 開路負載檢測：識別負載斷開或接觸不良，避免誤操作。

• 過流保護：通過內部電流采樣電路監測負載電流，超過閾值時關閉通道。

• 超溫保護：內置溫度傳感器監控芯片溫度，觸發過熱保護。
  所有故障信息均可通過SPI接口讀取，便于系統診斷與維護。

3. 兼容性與擴展性

L9026支持3.3V/5V邏輯電平輸入，兼容主流微控制器（MCU）。其SPI接口支持菊花鏈連接，允許通過單一MCU控制多顆L9026芯片，簡化系統設計并降低成本。此外，芯片內置2個PWM發生器，可卸載MCU的PWM生成任務，降低MCU負載。

4. 低功耗與可靠性

L9026在RESET條件下靜態電流極低，延長電池壽命。其VBATT引腳支持反向電池保護，無需外部二極管，減少PCB面積與成本。芯片通過AEC-Q100認證，確保在汽車級環境下長期穩定運行。

三、為何選擇ST L9026？

1. 平臺化設計支持

現代汽車電子系統趨向平臺化設計，要求驅動器具備高度靈活性。L9026的6路可配置HS/LS驅動器允許同一硬件平臺適配不同車型或配置，減少研發周期與成本。例如，同一PCB設計可通過SPI配置實現高配車型的8通道高側驅動與低配車型的4通道高側+4通道低側驅動。

2. 功能安全與合規性

隨著汽車功能安全標準（如ISO 26262）的普及，驅動器需具備故障檢測與容錯能力。L9026符合ASIL-B等級要求，提供故障安全輸出（Limp Home模式），在SPI故障或電源異常時仍能通過2個選定通道維持基本功能（如應急照明或繼電器控制），確保行車安全。

3. 降低系統復雜度

傳統方案中，高側與低側驅動需分別采用不同芯片，增加PCB面積與成本。L9026的單芯片集成方案顯著減少元器件數量，簡化布線并提升可靠性。此外，其內置的診斷功能可替代外部監測電路，進一步優化BOM成本。

4. 生態支持與開發便利性

ST提供L9026評估板（EVAL-L9026-YO），包含預先安裝的芯片、關鍵信號測試點及擴展連接器。用戶可通過圖形用戶界面（GUI）快速配置芯片參數，驗證功能。評估板支持SPI通信與并行輸入控制，便于與MCU集成調試。

四、元器件功能詳解

1. 通道配置與驅動模式

L9026的8路輸出通道分為兩類：

• 固定高側驅動（HS）：2路通道默認配置為高側驅動，適用于需直接連接電源的負載（如LED、燈泡）。

• 可配置高側/低側驅動（HS/LS）：6路通道通過SPI配置，可靈活切換為高側或低側驅動模式。高側驅動時，輸出端連接至負載與地之間；低側驅動時，輸出端連接至負載與電源之間。

2. 輸入控制方式

L9026支持三種輸入控制方式：

• SPI通信：通過16位SPI接口配置通道模式、PWM參數及讀取診斷信息，支持菊花鏈連接。

• 并行輸入：2個專用并行輸入引腳可直接控制2個預定義輸出通道，適用于簡單應用。

• 內部PWM發生器：芯片內置2個PWM發生器，可生成特定頻率的PWM信號，卸載MCU任務。

3. 保護與診斷機制

• 對地短路保護：當輸出端電壓低于閾值時，芯片關閉通道并記錄故障。

• 開路負載檢測：通過監測輸出電流判斷負載是否斷開，適用于繼電器觸點檢測。

• 過流保護：分兩檔閾值（固定限流或SPI可調限流），避免負載損壞。

• 超溫保護：溫度超過150°C時關閉所有通道，冷卻后自動恢復。

4. 特殊功能模式

• 燈泡浪涌模式（BIM）：針對大電容負載（如氙氣燈），在啟動時限制電流上升速率，避免觸發過流保護。

• Limp Home模式：在SPI故障或電源異常時，通過2個選定通道維持基本功能，確保車輛可安全行駛至維修點。

五、典型應用場景

1. 車身控制模塊（BCM）

BCM負責控制車燈、雨刮、門鎖等負載。L9026的8路輸出可分別驅動轉向燈（高側驅動）、門鎖繼電器（低側驅動）及車內氛圍燈（PWM調光），并通過SPI與MCU通信，實現集中控制與故障診斷。

2. 座椅與天窗控制系統

在電動座椅或天窗控制中，L9026的低側驅動通道可控制電機繼電器，高側驅動通道可控制LED指示燈。其過流保護功能可防止電機堵轉時損壞電路。

3. 發動機管理系統（EMS）

EMS需驅動燃油泵繼電器、冷卻風扇等負載。L9026的寬電壓范圍（6V~28V）兼容12V/24V汽車電氣系統，其開路負載檢測功能可監測繼電器觸點狀態，確保系統可靠性。

4. 區域控制器（ZCU）

在汽車電子電氣架構（EEA）向域集中化發展的趨勢下，ZCU需集成更多功能。L9026的多通道驅動能力可替代多個分立器件，減少PCB面積并提升系統集成度。

六、與其他方案對比

1. 與分立方案對比

傳統分立方案需采用多個高側/低側驅動器、保護電路及監測芯片，PCB面積大且成本高。L9026單芯片集成8路驅動與保護功能，BOM成本降低約40%，PCB面積減少30%。

2. 與競品對比

以某競品為例，其驅動器僅支持固定高側/低側配置，無法靈活切換；且診斷功能有限，僅提供過流與超溫保護。L9026的可配置通道與全面診斷功能顯著提升系統適應性與安全性。

七、總結

ST L9026作為一款專為汽車應用設計的多通道繼電器驅動器，憑借其高度可配置性、全面的保護與診斷功能、低功耗特性及強大的生態支持，成為車身控制、動力系統及區域控制器等領域的理想選擇。其8路輸出通道、SPI/并行輸入控制、ASIL-B功能安全等級及豐富的開發工具，可顯著簡化系統設計、提升可靠性并降低BOM成本。在汽車智能化與電動化趨勢下，L9026將為汽車電子系統的創新提供有力支撐。