随着现代汽车电子和汽车工业的发展，汽车的智能化程度越来越高，对车辆灯光控制等各个控制系统的智能化要求也越来越高。新的控制功能随市场的需要而不断增加，如中央门锁、玻璃升降、后视镜调节、天窗控制、座椅调节、点火延时控制等。传统的继电器控制布线复杂，造成的电磁干扰严重，使系统的可靠性下降，同时也给装配和维护带来诸多问题。毫无疑问, 使用智能功率器件代替传统的继电器和保险丝必将是大势所趋。本试验采用了英飞凌公司的智能功率器件BTS6143D。BTS6143D是英飞凌公司开发的智能高边功率开关，专为满足汽车电子元件苛刻的工作环境和运行要求而设计。

　　本文将结合智能功率器件BTS6143D，对其在智能灯光控制系统[1>中的启动特性和短路保护特性进行研究与分析。文章首先简单介绍智能功率器件BTS6143D的基本结构，包括内部功能框图及在灯光控制系统中的电路图等；随后介绍短路试验的步骤；最后通过分析试验结果，证明在汽车灯光控制系统出现短路故障时，BTS6143D能提供比传统的继电器和保险丝更迅速有效的保护。


　　1.BTS6143D简介

　　BTS6143D是英飞凌公司设计的N沟道FET功率管，内部集成充电泵，电流驱动，并具有负载电流检测的故障反馈功能（包括过载、过温和短路检测等），是一款集成SIPMOS®片上技术的高边智能功率开关芯片。

　　BTS6143D适用于汽车电子苛刻的工作环境，其工作的温度范围可从-40°C至+150°C。采用12V或24V负载控制，适用于各种阻性负载、感性负载或容性负载，尤其适用于具有高浪涌电流的负载，如灯等；可以作为继电器、保险丝及分立电路等控制方法的替代方法。此外，BTS6143D还具有多项保护功能：短路保护、过载保护、过压保护、过温关断、掉地和掉电保护、静电放电保护和电源反接保护等。

　　BTS6143D的内部功能框图图1所示：

　管脚配置及功能描述：

　　管脚1和管脚5是输出引脚，这两个管脚需外部短接；

　　管脚2是输入管脚，为芯片的控制信号线；

　　管脚3是电源电压输入管脚，给整个芯片供电；

　　管脚4是故障诊断引脚，在芯片正常工作状态下管脚4的输出电流与负载电流成正比。

　　2.BTS6143D在智能灯光控制系统中的应用

　　现有车辆灯光控制多采用继电器驱动方式。但是，继电器驱动方式具有以下缺点：

　　*功率继电器励磁线圈驱动电流较大，需消耗较大功率且接口电路复杂；

　　*继电器的使用使控制器体积增大，重量增加；

　　*继电器开关频率相对较低，触点易抖动，很难满足车辆在带电情况下行驶对机械振动的要求。此外触点抖动会影响继电器的寿命，且EMI严重；

　　*难以有效实现对车灯的过热、过压、短路等故障的诊断及保护；

　　*需配合保险丝使用，以防止过流。但保险丝一旦动作（即熔断），电路将彻底切断，需手工更换保险丝。
　　随着汽车工业的发展，越来越多的智能芯片替代继电器和保险丝被用于车辆的灯光控制系统。由于采用的功率器件本身具有完善的保护功能（过压保护、过流保护、过载保护、短路保护、过温关断、开路检测等），因而省去了保险丝和一些分立元件，减小了控制器的体积；同时可实现故障诊断功能，不但可以知道是哪一器件出现了故障，而且可以知道是什么原因导致了这样的错误，从而更加有利于维修。

　　BTS6143D在灯光控制系统中的应用电路如图2所示：

　　3.试验步骤

　　3.1 试验条件

　　蓄电池开路电压12.41V；负载连接导线长约为1.5m (电阻R=0.12ohm, 电感L=3μH)。导线横截面积为0.75 mm²。连接55W 车灯。测量设备为Lecroy示波器。试验环境温度约20℃。

　　3.2 试验电路图

　　为了便于比较，安排了两组短路试验，如图3所示，(a)图为BTS6143D驱动车灯试验电路示意图，(b)图为继电器驱动车灯连接示意图。