东芝汽车电子技术及方案 - SEMI Chinam.semi.org.cn/pdf/toshiba_2015.pdf · © 2015Toshiba Corporation 7 东芝专注的汽车电子パラダイム・シフト环境安全

© 2015 Toshiba Corporation

东芝汽车电子技术及方案

© 2015 Toshiba Corporation 2

东芝集团的经营管理策略

放心、安全、舒适的社会

Human Smart Communityby Lifenology – the technology life requires

有效的

能源利用

为大数据提供支持的

存储器

健康、充满活力的生活

医疗健康良性循环

从“产品”到“产品＋服务・解决方案”

东芝电子（中国）有限公司


东芝半导体&存储公司的中期愿景

图像处理

存储器NAND

・FG/BiCS

MRAM

Memory Controller

逻辑芯片

・FFSA

・ApP LiteTM

混合信号

分立器件・White LED

・Power Devices

・Small-Signal/Coupler

・NFC, BT/Wi-Fi

・motor drive

・Visconti

存储产品

图像传感器

・high resolution Sensor

・NL

・Cold

通信技术、模拟 IP

存储

无线

图像识别

电源芯片

电机控制图像传感器

模块设计、传感、软件设计、系统设计

SSD

能源

存储创新

互联互通性

FlashAirTM

eSSD

cSSD

智能电网EMS※１

社会基础建设

再生能源

医疗保健 IT

消费电子PC

加强与各个核心技术协作

汽车电子



按照区域划分的汽车产量趋势

0

20

40

60

80

100

120

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Brazil Korea RussiaROW India JapanNorth America Europe China

数据来源：Strategy Analytics（Apr/2014）

81.7

112.6

33.0

CAGR（2013->2020）：中国6.8%，全球4.2%20.9

Munit/Y



汽车电子半导体市场趋势

5.2 4.8 5.2 5.7 6.2 6.6 7.3 7.8 8.2 8.7 8.9

5.4 5.8 6.9 7.3 7.8 8.6 9.3 10.0 10.5 10.9 11.3

1.3 2.32.5 2.8

3.13.5

3.94.3

4.6 4.9 5.1

6.97.5

7.68.0

8.38.6

8.99.3

9.69.8 9.9

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Driving

Information

Environment

Safety

整体汽车电子半导体预期CAGR为5.1%

重点应用（环境/安全/信息）的预期CAGR为6.1%

BUS$

数据来源：Strategy Analytics Apr 2014

环境：致力于提高燃油使用效率，加速开发电子化动力总成产品安全：ADAS需求增加（Euro NCAP检测）信息：应对车载信息娱乐系统需求，HDD切换到硅存储/大容量数据存储

ADASClusterBrakeAirbag

HEV/EVEPSEngine

IVITelematics

2013：24B$ 2020：35B$CAGR：5.1%



东芝对汽车电子的贡献

Rectifier

8 bit MCU

Gate Array / Custom逻辑

Bipolar IC

NOR Flash

MOS FET/IPD

16 bit MCU

Bi-CMOS IC

32-bit / 64-bit RISC

・Transistor radio

・Vacuum valve

type

fuel injection

控制

・Alternator

Diode

・Total engine

控制

・Oxygen

sensor

air / fuel ratio

控制

・Intermittent

wiper

・Tachometer

・Flasher

・Auto Cruise

・Level Height

控制

・Digital Meter

・Suspension

控制

・Air core

meter

・ABS

・Air bag

・Navigation

・ETC/DSRC

・EPS

・VSC

・HEV

・Back View

Monitor

・Night Vision

・MOST Network

・Digital TV

１９４０５０６０７０８０９０２０００２０１０

BiCDMOS IC

MeP/DSP

IGBT

LED

汽车电子历史

东芝在汽车行业

有悠久的历史

东芝半导体历史

东芝提供给汽车的各种方案，

如：SoC，Analog-IC，

Power分立器件，LED，MCU



东芝专注的汽车电子

パラダイム・シフト

环境安全

信息

汽车电子市场

“无碰撞汽车”

・行人检测・车道偏离警告・碰撞警告

“燃油效率法案”

- 电子化动力总成- 直喷发动机

ADAS

“信息与娱乐”

・增加显示内容・智能手机的连接・大容量数据存储

更多智能化电子



东芝ADAS、车载仪表及无线产品方案介绍 Visconti系列：基于图像识别技术的ADAS处理器 CMOS图像传感器：符合AEC-Q100认证的车载高动态传感器 Capricorn系列：新一代信息化汽车仪表盘LCD控制器蓝牙、WI-FI产品线：支持BT V4.0及高集成度的各种WI-FI单片方案车载RFIC产品线：ETC及RKE射频应用

东芝车载电机控制器方案介绍直流有刷EPS方案：应对ISO26262功能性安全要求• TMPM350FDTFG： EPS PMD MCU

• TB9052FNG：直流有刷EPS预驱动IC

• TB9042FTG：多功能电源管理IC

集成化的电机驱动方案• 静音鼓风机、冷却扇控制器：正弦波无刷预驱动TB9080FG

• 水泵、油泵控制器：无刷无传感预驱动TB9061AFNG

• 空调风门、后视镜控制器：6通道半桥有刷驱动TB9102FNG

• 分区温控风门控制器：内置LIN总线有刷驱动TB9056FNG

东芝车载低压MOSFET技术趋势车载功率器件的市场趋势车载MOSFET的技术趋势铜连接技术

概述

Toshiba Electronics (China) Co., Ltd.


HUD

GPS

蓝牙

视频解码

用于CID / 导航的图形控制器SoC

CAN

图像识别SoC

用于仪表组件的图形控制器SoC

LCD

LCD

取景摄像头

BT

USB

视频解码

CVBS

CV

BS

数字

信号

数字信号

中央显示器HMI导航驾驶信息

数字信号

开关稳压器

传感摄像头

RF IC（Wi-Fi / BT） / NFC

箭头导航图像识别结果等等

仪表板显示仪表图像，驾驶信息显示识别结果

‘Visconti’用于图像识别

CMOS图像传感器

Capricorn用于图像处理

CMOS图像传感器

仪表控制MCU

车辆信息

东芝提供完整的解决方案，包括图像识别、图像处理、CMOS

摄像头、蓝牙等电路，满足新一代的车载产品的需求。

东芝ADAS、车载仪表及相关产品示意图安全



东芝Visconti产品之应用场景安全



（Notes）

MPE：Media Processing Engine

Toshiba Original 32-bit RISC type

VLIW & SIMD core

MeP：Media embedded Processor

Toshiba Original 32-bit RISC type

C-A9：Cortex-A9 MP Core with FPU

ARM 32-bit RISC core

accelerator：Toshiba Image Processing Accelerators Visconti2-QuartettoMPE266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MeP266MHz

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

video in

video in

video in

video in

video out

pci exp

Visconti2-DuettoMPE

266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MeP266MHz

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

video in

video in

video out

ViscontiMPE

150MHz

MPE150MHz

MPE150MHz

accelerator

video in

video in

video in

video out

VisionChip

MPE125MHz

video in

Visconti3-QuartettoMPE

266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MPE266MHz

MeP266MHz

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

C-A9300MHz

C-A9300MHz

video in

video in

video in

video in

video out

pci express

sdhc

2004量产

ES：OK

CS：2014/8月

3CPU / 3灰度摄像头输入

5CPU / 2摄像头输入


Top ViewMulti-Application


Visconti2-SoloMPE

133MHz

MPE133MHz

MeP133MHz

accelerator

accelerator

accelerator

accelerator

video in video out

开发中（ES：2013/11月）


Visconti4-Quartetto

计划中

accelerator

用于ADAS的Visconti产品路线图


ES：OK

CS：2014/9月

ES：OK

CS：2014/12月

安全

© 2015 Toshiba Corporation 12东芝电子（中国）有限公司

Visconti2系统方框图

扬声器I2S

RGB888 / 565

LED（7-seg）8

DDR2DRAM

NORDDR2-533DRAM

16-bit x 2

NORFlash

CAN

UART / SPI / I2C

前置摄像头

后置摄像头

左侧摄像头

右侧摄像头

视频输入接口

视频输出接口

媒体处理引擎（MPE）

#1 #2 #3 #4

加速器

Affine Transform Filer 1 Histogram

32-bit RISC CPU主存储器控制器片上2MB RAMWVGALCD屏

周边设备

CAN

GPIO

串行接口

Timer

PCM接口

MCU接口 CAN MCU

MediaLB / MOST

CAN

GPIO

输入捕获 / 输出比较 / PWM

Visconti2

RGB888 / 666 / 565YCbCr422BT.656Y8-Y128-12bit Bayer

其它ECU

PCI Express

16-bit2CS

Matching Filer 2 HOG

多核构架易于实现多重（最多4重）应用

行人车道 & 车辆交通信号

加速器有助于实现非常高的图形处理性能例如行人检测等等

4摄像头检测车辆周围的障碍物及人 RGB888 / 565

安全


Visconti2与其它高性能嵌入式RISC的比较

后方预防（倒车时行人冲撞警告）

RISCコア 1つのみ(266MHz)

w/アクセラレータ

31x

13msec @ アフィンAcc.

10.45msec @ マッチング Acc.

0.16msec @ CoHOG Acc.

about 1100msec

33msec

15x 688x

レンズ歪み補正距離推定CoHOG

198msec 319msec 110msec

Visconti2与RISC CPU的处理时间 @266MHz

Visconti2

RISC CPU

Matching加速器

CoHOG加速器

Affine变换加速器

安全


TCM3232PBAT4K50CIS

AEC-Q100


东芝车载用CMOS图像传感器系列

TCM3212GBA(T4K77) SOC

AEC-Q100

TCM3221PBA(T4K79) SOC

AEC-Q100

所有的产品都有“高动态范围”功能

Pixel Size2.7μm

HDR CNR

1/3 inchPixel Size2.8μm

HDR CNR

1/4 inch

720P

Pixel Size5.6μm

HDR CSP

1/4 inch

VGA

动态范围

108dB@1080p / 60fps

动态范围

120dB@720p / 60fps

动态范围

103dB@VGA / 60fps

VGA 720P 1080P

-40～+85°C

安全


东芝的单帧高动态范围技术

★东芝单帧高动态范围技术

★多帧宽动态范围技术

Dark

Bright

BrightDark

60fps

Merge

60fps!

30fps..60fps 60fps

Merge

1frame!1 time!Complete!

1 frame.. 1 frame.. 2time..

单帧合成，高帧率输出，运动图像表现更稳定

安全



东芝高动态范围技术之应用场景HDR

1. 防碰撞 ---- 行车侦测 2. 车道偏离报警 ---- 车道侦测

3. 事故预防 ---- 行人侦测

HDR

4. 超速报警 ---- 交通标志识别

安全



东芝的车载仪表控制器Capricorn系列信息


专用于车载仪表的Capricorn系列

Capricorn-G2

TZ5500

Capricorn-G1

TZ5000

-C1-C0

2002 2004 2006 2008 2012 2015 2016 2017

GDC-

class

Capricorn-M

TX4961XBG

Capricorn-ATX4964XBG

Capricorn-F

TX4966XBG-280

Capricorn-HTMPA970XBG

CPU: 64-bit, 240MHz

2D engines: 4

3D engine: none

eRAM: none

(TX4964FG-120Hz

2D engines: 3

3D engine: none

eRAM: 4 MB

CPU: 64-bit, 280MHz

2D engines: 3

3D engine:OpenGLES1.1

eRAM: 8 MB + ext

CPU: Dual-CortexA9, 2x333MHz..

2D engines: 5

3D engine: OpenGLES2.0-

eRAM: 2 MB + ext.

½ VGA

QVGA

VGA

WVGA

DVGA

>DVGA

Capricorn-2

TX3916AF

CPU: 32-bit, 60Mhz2D engines: none3D engines: none

eRAM: none

Capricorn-Bt/-C

TMPR460/461/462/463 XBGseries with 5 derivatives

All-In-One, Single-CPU + 2,5D

CPU: CortexR4

2D engines: 3+ incl. PNG

eRAM: 768kB +64kB

Stepper Motor Ctrl

Standalone

in MP

in MP

in MP

in MP

Full-HD

Capricorn-G0

-TZ3000Mid-High 3D

Graphics-System:Dual-Cortex-A9 incl. NEON

+ 3D GPU OpenGLES2.0

H.264 Decoder

RAM: DDR3L -1600

Capricorn-S

QFP1442MByte Flash, 768kB RAM

Stepper-Motor Ctrl , Cortex-R4 200Hz,

Automotive I/F& Control

automotive

versions

under preparation

TZ3000available !

-C2

Under planning

3D

TZ5000under development

3D

TZ5500development start

3D

2D..2,5D

in MP

信息



Capricorn-Bt/-C产品特性


• ARM Cortex-R4核 @300MHz!!

• 低功率 / 待机模式

• 安全特性

计时和存储保护，

可支持AutoSAR 4.0 SC1..SC4

• 安全模块TSM

– 符合SHE标准

– AES加密/解密，CMAC散列法

• 内存

– 768K字节，内嵌RAM

– SDRAM & LP-DDR（16 & 32位）I/F

– 并行NOR和NAND闪存IF

– 2ch Quad-SPI闪存I/F

• 图像处理

– 2独立显示器输出控制器

– 视频输入接口

– 2D图像加速器

• 与Capricorn系列产品兼容

• 支持透视变换（RE新扩展）

– 多码流PNG解码器（新）

• 外围设备– 通信：

• 3ch CAN

• 2ch UART

• 2ch SPI

• 1ch I²C

• 2ch I²S

• 媒体本地总线– 计时器：

• RTC带有自动校准功能• 系统保护定时器+看门狗• 24ch 16比特PWM计时器• 4ch高速PWM（音频）• 10ch 16位复合计时器

– 5ch步进马达控制器（5V）带有零点检测功能

– 14ch ADC

单芯片

仪表盘微控制器

220220220220

180180

220220

260260

140140100100

180180

220220

260260

140140100100

180180

220220

260260

140140100100

55

77

4433

22

11

66

220220220220

180180

220220

260260

140140100100

180180

220220

260260

140140100100

180180

220220

260260

140140100100

55

77

4433

22

11

66

Optional

Video-in

SDRAM

/ LP-DDR

Car-Networks

Analog-In

(light, Temp)

Optional

dual display

Cortex-R4

Timers, PWM CG /SSCGWDT

RAM

I2C

ESEI

GraphicsBlitting

& Transform

GDCDisplay

Extension

De-Compress

DMAC, IRQ

A/D Conv.

serial Flash-I/F

Stepper-Ctrl

5ch

DRAM-Ctrl

I2S

UART

CAN

MediaLB

parallel Flash-I/F

FG

5 channel

Stepper-Ctrl

Quad-SPI Flash

Dire Straits

Track 3 2:21l

Dire Straits

Track 3 2:21l

1 Radio World 107,4 MHz

5,2 l/100km P R N D S

250m

1 Radio World 107,4 MHz

5,2 l/100km P R N D S

250m

3,3V

or 1,8V

Flash

TSM

~3,5”.. ~8” Displays

全自动正弦 / 余弦波步进控制功能；自动阻尼曲线处理功能和自动零点失速检测功能。

信息


使用Capricorn-Bt/-C的车载仪表（带HUD）系统示例


RGB

220220220220

180180

220220

260260

140140

100100

180180

220220

260260

140140

100100

180180

220220

260260

140140

100100

5

7

43

2

1

6

5通道步进控制

ADC

Cortex-

R4

计时器，PWM

CG /SSCG

WDT

RAM

图像显示引擎

位图传送转换绘制

GDC显示器扩展

解压缩

DMAC, IRQ

A/D 转换

步进控制5ch

DRAM-控制

I2C

ESEI

I2S

UART

CAN

媒体本地总线

串行闪存接口-I/F

并行闪存接口-I/F

FG

TSM

TMPR46X-Bt

PWM

闪存(NOR/QuadSPI/NAND

CAN / MLB

I2S

射频收发芯片用于长距离视频输入

DRAM32位或16位

视频输入

信息


东芝Bluetooth、Wi-Fi产品路线图

从BT，Wi-Fi单个产品到BT+Wi-Fi组合产品，BLE单模设备

信息

WLAN 方案

TC90535

Wi-Fi基带802.11a/b/g/n

(SISO)

量产中

TC35661-0x

蓝牙 HCI 方案

射频 + 基带V4.0 +EDR + LE

AEC-Q100

量产中

TC35661-xx

SPP：203, HID:100

SPP+GATT:501

量产中

WLAN + BT

组合

TC35662

802.11a/b/g/n (SISO)

ES：Q2.2015

量产：Q3.2015

TC35667

BLE Single+GATT

Peak Current=5.9mA

量产中

BLE 方案BLE+NFC Tag

组合

TC35670

BLE Single+GATT

NFC Tag

量产中

TC35669

WLAN11ac+BT

组合

单芯片WLAN

TC35665

802.11a/b/g/n

(SISO)

V4.0, EDR+LE

量产中

BT+DSP

Combo

TC35668

BTv4.0, EDR+LE

WBS ECNR

Audio CODEC

ES：可提供

802.11ac/a/b/g/n

(SISO)

V4.1, EDR+LE

ES：Q4.2015

～2013 2014 2015～

BLE+NVM

TC35676

单BLE +GATT

128KB Flash ROM

ES：Mar.2015

量产：Q3.2015

BLE+NVM

+Tag

TC35675

单BLE +GATT

128KB Flash ROM

NFC Tag

ES：Mar.2015

量产：Q3.2015

BLEv4.1

TC35667

单BLE +GATT

峰值电流 =3mA

ES：Q4.2015


Bluetooth + Wi-Fi单芯片：TC35662系统构架


高性能主机处理器

蓝牙模块

EDR+LE

ModemSRAM

RF模拟

TC35662

（BT+Wi-Fi单芯片）

ARM处理器

MROM

UARTUART

声音IF

3.3V

BT Stack/profile Patch

RAMEC/NR

SBC Dec

38.4MHz

OSC

EEPROM

USB2.0

I2C/SPI

I2S/PCM

JTAG

Wi-Fi模块

2.4GHz Wi-Fi

RF模拟

802.11

MAC/PHY

CPU

程序RAM

SRAM

UART

SDIO

I2C/SPI

JTAG

SYSTEM

SDIO

RESET-W

Co-Ex

网络协议

安全 5GHz Wi-Fi

RF模拟

电话簿

RESET-B

智能手机

平板电脑

屏幕转输

Miracast

遥控/数据传输

信息


Bluetooth DSP单芯片：TC35668产品特性信息

系统框图蓝牙 v4.0, 支持 EDR+LE

全系统集成（Complete model）支持传统蓝牙和低功耗协议多种协议栈和中间件（Middleware）支持多点和多协议

片上集成外围回路内置天线开关、巴伦、功放和低噪声放大器 ES：可提供

量产：2015年8月

内置高性能DSP.支持WBS（宽频带语音）+回声消除支持SBC、MP3、AAC、编解码器

紧凑封装PVFBGA97脚，6mm□，0.5mm锡球间距

BT core

(ARM7)

RF

EDR/LE

Modem

ARM7

Mask

ROM

SRAM

SYSTEM core

(Cortex-M3)

UART/

I2C/SPI

I2S/PCM

SRAM

Cortex -M3

AUDIO core

(DSP)

TeakLite-Ⅲ

SRAM

Trace

UART

Boot

ROM

AEC-Q100计划于2015年7月份完成可提供评估板


Bluetooth DSP单芯片：TC35668系统框图信息

BT+DSP

Audio core

BT core (ARM7)

ARM7

EDR/BLE

Modem

SRAM

RF Analog

UART

TeakLite-Ⅲ

GPIO

Quad SerialFlashROM

PLL

SPI

TraceUART

(RTS/CTS)

MROM

Trace UART

Debug IFPLL for I2S

UART

GPIO

32kHz

Filter

3.3V

PCM

CoEx

I2S/PCM

Wi-Fi Co-ex

SYSTEM core (Cortex-M3)

Cortex

-M3SRAM

UARTHigh Speed

SPI

I2C/SPI

UART

Data

Comm.

Wi-Fi Coex

I2S/PCM

SRAM

I2S/PCM (3ch)

1.2 V

Boot ROM

PLL for DSP & System

HostCPU

XTAL26MHz etc.


东芝车载RFIC产品线


信息

～2013

ETC/DSRC

RKE/TPMS

RF-IC（TRX）TC32306FTG

（315/434/868/915MHz）

2014 2015 2016

RF-IC（TRX+Modem）TC32307

（315/434/868/915MHz

+ Modem / FIFO）

Under Planning

RF-IC（RX）TC32306FTG（RX）（315/434/868/915MHz）

量产中

量产中

BT / WiFi

For Automotive智能手机设备

BT（Bluetooth）

BT / WiFi / NFC

RF

TC32163

CMOS

ASK+QPSK

日本、韩国及东南亚ETC市场PA

TC32166

CMOS

PA

TC32168

CMOSASK 中国国标ETC前装/后装市场


东芝在电机控制应用方面的优势


电梯工厂设备高速列车

东芝具有世界第一的电机技术ISO26262认证

获得监控技术和认证机构的SIL3认证

电机技术实施于MCU HW

东芝能提供电机控制应用的核心器件

HEV/EV

•内置数字RDC

•单脉冲控制

•单芯片双电机控制

EPS

•ASIL-D技术

•矢量控制IP

•ARM内核

Yogitech SIL3

功能安全技术实施于 MCU HW

・集成化沟道工艺・顶级的低Ron

+・先进的0.13μBiCD

・顶级的低Ron LDMOS模拟IC MOSFET

技术实力

MCU

电机/机体

•燃油泵•冷却风扇•AC•PW

ABS/VSC

•ASIL-D技术

•PMD

（可编程电机驱动器）

环境


东芝关于电机技术的实践


■BiCD（0.13um）新工艺技术

⇒内置驱动器，带有低 Ron P通道/

N通道-LDMOS（高达8A典型值）※Ron目标值：100～150mΩ（典型值）

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

000E+0 10E+6 20E+6 30E+6 40E+6 50E+6 60E+6 70E+6 80E+6 90E+6 100E+6

周波数[Hz]

ノイズ[dBm]

■ EMI噪声降低通过降低逻辑工作电压

5V3.5V

-85dBm

东芝提供的解决方案用于

减小尺寸 / 降低噪声 / 缩减部件数量

5. 降低EMI噪声

■高温工作■通过铜线/铜箔的高电

流输出

铜线铜箔

硅

2. 高温/大功率工作

18mm 28mm28mm

センサレスタイプセンサ付タイプ

Φ

28mm

■SiP内置MCU4. 减小尺寸

1. 低Ron

■ 内置电荷泵・较少外部组件・EMI噪声降低

3. 内置电荷泵

风扇鼓风机水泵

6. 降低失真■ 通过内置带有死区时间补偿功能的3相BLDCM正弦波控制逻辑，以降低电机波形失真

THD=7.3%（矢量控制6%）

环境


东芝车载电机驱动器路线图


年1985 2009 2010 2012

内置LIN / 控制逻辑DC有刷电机

3相BLDC（无传感器）

3相BLDC（传感器）

内置MCU

内置驱动器

2014

•内置120deg

•矩形控制逻辑•预驱动电路

•内置电荷泵

•LIN I/F

•内置电机•控制逻辑 & LIN I/F

•预驱动电路

•正弦波控制逻辑

•片上DC-DC / 5V稳压器

•MCU + 预驱动电路

•控制逻辑 •预驱动电路•控制逻辑•片上5V稳压器

•更新版本.

•PWM工作范围+•伪正弦波

•1通道全桥驱动•控制逻辑 & LIN I/F

TB9067FNG

TB9051FNG

TB9102FNG

TB9110FNG

TB9068FNG

TB9080FGTB90CFH8500FG

TB9065FG

TB9056FNG

TA8050P

TA8083FG

TB9061FNGTB9060FNG TB9061AFNG TB9064FNG

SiP

•1通道高电流预驱动电路

•片上电荷泵

TB9101FNG

•2通道全桥驱动


•带5A驱动器


•0.5A输出


•1.5A输出

•6通道半桥驱动•SPI I/F

量产开发中工程样品

TB9052FNG


•片上电荷泵

•内置电流传感器•内置控制逻辑

现在可提供工程样品

2013 2015

环境


东芝的EPS解决方案


M

Driving Speed Sensor

Steering-Torque

Sensor

Steering-Wheel

Angle Sensor

Gate

Driver

Relay

Signal

Conditioning

Circuit

MCUBattery

Current

Monitor

Circuit

Power Supply

Cricuit

EPS ECU

EPS Motor

电源管理 IC

东芝解决方案（3）

预驱动IC 功率MOSFET

东芝解决方案（1）东芝解决方案（4）

东芝解决方案（2）微控制器

环境


TB9052FNG：EPS有刷电机的预驱动电路


Charge pump

Error logic

Current sensor

Battery

M

VB

++

PC

CO

Battery

AMPM1

AMPP1

HO1

HO2

LO1

LO2

DG1

DG2

CS

1

CS

2

VB under voltage

detect

TSD

DR1

DR2

PGND

AMP1AMP 2

DG

ND

AG

ND

AMP3

5V

REFOUT

REFIN

Short detect

VCC5A

VDD

RRLRBT

PWM_H

DT

PWM_L

PC

C1

PC

CD

1

PC

C2

PC

CD

2

IN5

IN2

IN3IN4

ENA

IN1

SEL1

MCU

5 V Reg .

CRESET

AM

PP2

AM

PM

2

SO

TEST1

TEST2

Pre-Driver

SEL2 LS2

PD

5V

PGND

VDD under voltage

detect

Sequence

logic

工程样品

通过PIN“DG1”和“DG2”将每次检测结果通知MCU

短路检测功能用于外部MOSFET保护

高速电流传感器（包括两个放大器）和增益控制通过外部电阻进行调节。

转换速率：3V/μs.

输出电压：轨至轨

高速预驱动电路

传输延迟：250ns.

开/关时间：150ns.

当通过外部“SEL2”

引脚检测到故障时，可选择预驱动操作

可选死区时间，通过外部“DT”和“IN5”引脚缩短检测滤波器的时间.

通过外部“SEL2”引脚可选择顺序控制或直接控制

高速/内置电流传感器

环境


TB9052FNG优点


功能安全

环境


东芝SIL3技术


SIL：Safety Integrity Level（安全完整性等级）

东芝的车载微控制器实施功能安全设计

PFD：Probability of Failure on Demand

（要求失效概率）

SIL3

东芝车载 MCU提供更安全、更经济有效的SIL3解决方案。

在2009年1月30日, 东芝就已通过了TÜV-SÜD（南德公司）的

技术报告认证。

SIL3 MCU 芯片

环境


东芝的车载微控制器


ARM® Cortex®-M3 CPU内核工作电压：

内核=1.4至1.65V；I/O=5.0±0.5V

最大工作频率：88MHz

片上存储器：ROM 512KB NANO FLASH™；RAM 48KB

高级PMD：1单元 12位AD转换器（10通道 /1单元）：2单元 CAN控制器（版本2.0B）：2通道

32邮箱 / 1通道 ESEI：1通道 UART/SIO：2通道 32位比较定时器：

7 单元（OC：3通道） 32位捕捉定时器：

1单元（IC：7通道） 24位PWM发生器：6通道看门狗定时器功能安全报警 CRC发生器/校验器调试支持单元封装：LQFP100（14mm x 14mm，0.5mm引脚间距）

8MHz

TXD/RXDSCK/SI/SO

TX/RX

DBG 输入DBCLK

I/O 端口

定时器输出定时器输入

定时器输出定时器输入

MISO/MOSISS/SECLK

AD 输入

AD 输入

3 相PWM 输出

EXC

报警

MP Now

带故障监控功能的东芝MCU支持功能安全系统。

用于EPS的PMD微控制器：TMPM350FDTFG

环境


＋B

DCDC1

6.0V Vreg1=3.3Vor 1.5Vor 1.2V

RST

Vreg2=5.0V

OSC低电压检测重置

Vreg3=5.0V

Ｒｅｇ１

电压选择

CK

开・关控制

CKRST

W

I H or L H or L H or L

LDO1

LDO2

DCDC2

SPI 错误逻辑寄存器

MCU

ALARM

VBU

DCDC1

错误检测错误检测

错误检测

错误检测

参考电压

ON・OFF

东芝EPS电源管理


TB9042实现低功耗简化系统的散热设计 LDO1输出：5.0V（400mA）

LDO2输出：5.0V（100mA）

分立参考稳压器，参考检测

DCDC2输出：可选电压1.2V/1.5V/3.3V用于内核输出电流：1.2A

将各种故障模式通知到MCU

（过电流、过热、过压、欠压）

高性能/ 高电流

工程样品

环境


东芝的车载电机控制器和驱动器


集成化车载马达驱动解决方案，确保了系统可靠性

东芝为特定的汽车电子应用开发了高度集成化的马达驱动IC。

燃油泵

HVAC鼓风机

油泵（AMT）

HVAC风门

水泵

DC有刷电机 --> 3相BLDC电机 MCU + 分立器件 --> 无MCU + MCD IC

分立器件 --> MCD IC（多通道）无网络 --> LIN网络

环境


特性

●车用无刷DC电机栅极驱动

●内置正弦波时序控制逻辑及伺服系统

●内置电荷泵（MOSFET N沟道/N通道）

●内置霍尔传感器用3通道比较器

●内置其它异常检测

（过电流、过压、过热等）

●工作温度：-40~125℃

●电压范围：7~18V

（绝对最大值40V（抛负载））

● PKG：QFP64-P-1010-0.5C

可在不使用MCU时独立控制电机

用于FET过热保护

VCC

+12V

27

V+

+

5V

+

AMP

PSIG

ASIG

GND

CMP

5V M

电荷泵

VCC+12

高边栅极驱动

温度

低边栅极驱动18v钳位

+

霍尔传感器x 3

5V

AMP

F/V

5V稳压器重置

5V sub

控制逻辑

&

ADC4.0

MHz

OSC

新工艺BiCD 0.13um

东芝风扇电机的解决方案


TB9080FG用于无刷 3相电机预驱动电路（电荷泵）正弦波控制，适用于静音鼓风机及冷却风扇

环境




TB9061AFNG无传感器3相BLDC电机预驱动电路外围器件少，可直接安装到电机

可在不使用MCU时独立控制电机

GND

方框图&应用电路举例VB

GND

5V

重置保护

+高边：

P通道

低边：

N通道

控制

逻辑

OSC

+

ADC

PWM

VDDVREGVB

PSIG

TEST

SHUNTU

WAVE_CMP

SFCF

WAVE_U

Therm

isto

r

VREG

OUTFG

SWLA

IPC

定时器

ASIG

WAVE_V

WAVE_W

DIS

M

量产中

特性

3 相无传感器预驱动电路

内置时序逻辑用于120度方波驱动

简单PWM控制PWM和DC电压控制

PWM宽动态输出范围

位置检测用比较器（x 3通道）

故障转动/失速检测&重启控制

5V电源和复位

多种检测（OC，OV，OT）

工作温度：-40~125℃

封装：SSOP24-P-300-0.65A

PCB外径为3.3cm燃油泵ECU

环境


方框图&应用电路举例

MODE

SI

CLK

CSB

SO

CPU

VDD

Reg.

5V

GND

SEL

VDD

Power On Reset

OC2

OC1

Ｍ

GNDC

SP

I I

/F

& C

ON

TR

OL L

OG

IC

OSC

（４MHｚ）

VCC

OverCurrent

OB2

OB1

Ｍ

VMCB

GNDB

OverCurrent

OA2

OA1

Ｍ

VMA

GNDA

OverCurrent

Over

Voltage

Detect

Over Temp.

Detect

TEST1 TEST2 TEST3

BATTERY

OverCurrent

Over Current

OverCurrent

TB9102FNG有刷电机驱动器的6通道半桥驱动用于HVAC控制&后视镜ECU

特性

车载有刷DC电机驱动器

Rdson（典型值）：P沟道=0.5Ω（典型值），

N沟道=0.5Ω（典型值）

其它异常检测

过流（1.5A典型值）

过压（26V典型值）

欠压（4.0V典型值）

过热（170度典型值）

死区时间发生器

工作电压：7至18V

工作温度：- 40~125℃

封装：SSOP24-P-300-0.65A

（7.8mm x 7.6mm）

多通道控制用6通道半桥驱动



量产中

环境


GND

VREG5V

+12V

Ｍ

MT2

MT1

驱动器&

短路保护

ID0

ID1

ID2

VCC

SEL0

ID3

A/D

8位

LIN

&

电机控制逻辑

方框图&应用电路

SEL1

5 VREG，POR

Vover Tover检测

5V

VPBR

特性

LIN（slave）协议控制逻辑（版本1.3）

通过LIN传输的内置电机控制逻辑

半桥直接驱动

Rdson：P沟道=1.2Ω（典型值）／N沟道=1Ω（典型值）

其它异常检测

（过电流、过压、过热）

低漏电：10μA↓

工作温度：- 40~125℃

TB9056FNG带LIN控制器的DC有刷电机驱动器非常适用于通过LIN网络的HVAC独立区域控制

无需MCU且内置LIN的简单控制

BUS

最多16个节点



量产中

环境


车载功率器件的市场趋势


gate

Drain

Source

长里程

紧凑

保护功能用于高压电池

电动

方便・舒适

高可靠性

带保护功能的器件

高辐射封装

最小化损失

高压器件

IPD（智能功率器件）

DT-MOSIGBT

AEC-Q101，Tch=175℃

用于汽车电子封装DPAK+/TO-220SMW贴片器件

新工艺沟道技术

TO-220SMWDPAK+

安全・可靠性环境市场关键词

环境


车载MOSFET的技术趋势


年份 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

工艺

N沟道

（VDSS=40V）

P沟道

（VDSS=40V）

封装

＜单个＞

~10A

~60A

~80A

~200A

＜2合1＞5A

裸片

高温等级

AEC-Q101

【开始测试】

（10.6mΩ・mm2, Crss/Ciss≒0.05）13.5mΩ・mm2 （目标: 6mΩ・mm2）

SOP: CY12/Apr

TO-220SM（W）

DPAK+

（U-MOSⅩ）U-MOSⅨU-MOSⅧU-MOSⅣ

下一代

PS-8/TSON-Adv

SOP-Adv DSOP-Adv

双面散热

U-MOSⅥ

DPAK+

TO-220SM（W）Ⅱ

DPAK+ & TO-220SM（W）Ⅱ双面冷却

PS-8

TO-220SM（W）

KGDKGD2 （高压/电流/簿晶片）CY15/Apr

Tch=175deg.C

CS：CY14/Mar

TSON-Adv

双面散热

TSON-Adv

SOP-AdvPS-8

TO-220SM（W）Ⅱ

环境


铜连接技术


项目DPAK

（2SK2782）DPAK+

（TK90S06N1L）改进

RDS（ON）（VGS=10V）…（注3） 55毫欧（注1） 3.3毫欧（注2）下降93%

ID（DC） 20A（最大值） 90A（最大值）增加450%

Rth（ch-c）3.125deg.C/W

（最大值）1.5摄氏度/W（最大值）下降52%

Tch（最大值） 150摄氏度 175摄氏度增加25摄氏度

可靠性东芝标准 AEC-Q101 -

传统的DPAK

（2SK2782）

铜框架

芯片

铜片（栅极）

DAPK+

（TK90S06N1L）铜框架

芯片

（注1：平面工艺，注2：U-MOSⅧ，注3：VDSS=60V）

晶线（源极）

封装电阻0.8毫欧

焊线（栅极）

封装电阻3毫欧

降低73％

DPAK+中采用了铜片，所以其封装电阻相比于DPAK有所下降

铜片（源极）

环境


创新解决方案让你的出行道路更美好我是绿色解决方案

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东芝汽车电子技术及方案 - SEMI Chinam.semi.org.cn/pdf/toshiba_2015.pdf · © 2015Toshiba Corporation 7 东芝专注的汽车电子 パラダイム・シ フト 环境 安全

东芝汽车电子技术及方案 - SEMI Chinam.semi.org.cn/pdf/toshiba_2015.pdf · © 2015Toshiba Corporation 7 东芝专注的汽车电子パラダイム・シフト环境安全