ST L9026可配置多路汽车继电器驱动方案深度解析

在汽车电子系统中，继电器驱动器作为核心组件之一，承担着控制各类负载（如LED、灯泡、继电器、电磁阀等）的关键任务。随着汽车智能化、电动化趋势的加速，对驱动器的功能集成度、安全性、可靠性及灵活性提出了更高要求。ST L9026作为一款专为汽车应用设计的多通道继电器驱动器，凭借其高度可配置性、全面的保护功能及强大的诊断能力，成为车身控制模块（BCM）、整车控制器（VCU）、发动机管理系统（EMS）及区域控制器（ZCU）等领域的优选方案。本文将从元器件型号选择、器件作用、技术优势、功能特性及应用场景等维度，对ST L9026进行全面解析。

一、优选元器件型号及核心参数

ST L9026系列包含多种型号，其中L9026-B03N为典型代表。该型号采用24引脚HTSSOP封装，核心参数如下：

• 输出通道：集成2路固定高侧（HS）驱动器和6路可配置高侧/低侧（HS/LS）驱动器，共8路输出。

• 输入接口：支持SPI通信（16位串行外设接口）及2个专用并行输入引脚，兼容8位SPI设备，支持菊花链连接。

• 负载兼容性：可驱动电阻性、电感性及电容性负载，负载电压范围6V~28V。

• 保护功能：集成对地短路（GND Short）、开路负载（Open Load）、过流（Over Current）及超温（Over Temperature）检测。

• 安全特性：符合AEC-Q100标准，支持ISO 26262功能安全标准，最高可达ASIL-B等级。

• 工作温度范围：-40°C~125°C（TA），满足严苛的汽车环境要求。

• 封装形式：提供HTSSOP24和VFQFPN32两种封装选项，VFQFPN封装增加2个安全引脚。

二、器件作用及技术优势

1. 多通道驱动与灵活配置

L9026的8路输出通道中，2路为固定高侧驱动，6路支持高侧/低侧灵活配置。这种设计允许用户根据负载类型（如继电器需低侧驱动、LED需高侧驱动）调整输出模式，无需额外增加外围电路。例如，在车身控制模块中，可通过SPI配置将部分通道设为高侧驱动控制车灯，另一部分设为低侧驱动控制继电器，实现单一芯片的多功能集成。

2. 高级保护与诊断功能

L9026内置全面的保护机制，可实时监测负载状态并触发保护动作：

• 对地短路检测：当输出端意外接地时，芯片自动关闭通道并记录故障。

• 开路负载检测：识别负载断开或接触不良，避免误操作。

• 过流保护：通过内部电流采样电路监测负载电流，超过阈值时关闭通道。

• 超温保护：内置温度传感器监控芯片温度，触发过热保护。
  所有故障信息均可通过SPI接口读取，便于系统诊断与维护。

3. 兼容性与扩展性

L9026支持3.3V/5V逻辑电平输入，兼容主流微控制器（MCU）。其SPI接口支持菊花链连接，允许通过单一MCU控制多颗L9026芯片，简化系统设计并降低成本。此外，芯片内置2个PWM发生器，可卸载MCU的PWM生成任务，降低MCU负载。

4. 低功耗与可靠性

L9026在RESET条件下静态电流极低，延长电池寿命。其VBATT引脚支持反向电池保护，无需外部二极管，减少PCB面积与成本。芯片通过AEC-Q100认证，确保在汽车级环境下长期稳定运行。

三、为何选择ST L9026？

1. 平台化设计支持

现代汽车电子系统趋向平台化设计，要求驱动器具备高度灵活性。L9026的6路可配置HS/LS驱动器允许同一硬件平台适配不同车型或配置，减少研发周期与成本。例如，同一PCB设计可通过SPI配置实现高配车型的8通道高侧驱动与低配车型的4通道高侧+4通道低侧驱动。

2. 功能安全与合规性

随着汽车功能安全标准（如ISO 26262）的普及，驱动器需具备故障检测与容错能力。L9026符合ASIL-B等级要求，提供故障安全输出（Limp Home模式），在SPI故障或电源异常时仍能通过2个选定通道维持基本功能（如应急照明或继电器控制），确保行车安全。

3. 降低系统复杂度

传统方案中，高侧与低侧驱动需分别采用不同芯片，增加PCB面积与成本。L9026的单芯片集成方案显著减少元器件数量，简化布线并提升可靠性。此外，其内置的诊断功能可替代外部监测电路，进一步优化BOM成本。

4. 生态支持与开发便利性

ST提供L9026评估板（EVAL-L9026-YO），包含预先安装的芯片、关键信号测试点及扩展连接器。用户可通过图形用户界面（GUI）快速配置芯片参数，验证功能。评估板支持SPI通信与并行输入控制，便于与MCU集成调试。

四、元器件功能详解

1. 通道配置与驱动模式

L9026的8路输出通道分为两类：

• 固定高侧驱动（HS）：2路通道默认配置为高侧驱动，适用于需直接连接电源的负载（如LED、灯泡）。

• 可配置高侧/低侧驱动（HS/LS）：6路通道通过SPI配置，可灵活切换为高侧或低侧驱动模式。高侧驱动时，输出端连接至负载与地之间；低侧驱动时，输出端连接至负载与电源之间。

2. 输入控制方式

L9026支持三种输入控制方式：

• SPI通信：通过16位SPI接口配置通道模式、PWM参数及读取诊断信息，支持菊花链连接。

• 并行输入：2个专用并行输入引脚可直接控制2个预定义输出通道，适用于简单应用。

• 内部PWM发生器：芯片内置2个PWM发生器，可生成特定频率的PWM信号，卸载MCU任务。

3. 保护与诊断机制

• 对地短路保护：当输出端电压低于阈值时，芯片关闭通道并记录故障。

• 开路负载检测：通过监测输出电流判断负载是否断开，适用于继电器触点检测。

• 过流保护：分两档阈值（固定限流或SPI可调限流），避免负载损坏。

• 超温保护：温度超过150°C时关闭所有通道，冷却后自动恢复。

4. 特殊功能模式

• 灯泡浪涌模式（BIM）：针对大电容负载（如氙气灯），在启动时限制电流上升速率，避免触发过流保护。

• Limp Home模式：在SPI故障或电源异常时，通过2个选定通道维持基本功能，确保车辆可安全行驶至维修点。

五、典型应用场景

1. 车身控制模块（BCM）

BCM负责控制车灯、雨刮、门锁等负载。L9026的8路输出可分别驱动转向灯（高侧驱动）、门锁继电器（低侧驱动）及车内氛围灯（PWM调光），并通过SPI与MCU通信，实现集中控制与故障诊断。

2. 座椅与天窗控制系统

在电动座椅或天窗控制中，L9026的低侧驱动通道可控制电机继电器，高侧驱动通道可控制LED指示灯。其过流保护功能可防止电机堵转时损坏电路。

3. 发动机管理系统（EMS）

EMS需驱动燃油泵继电器、冷却风扇等负载。L9026的宽电压范围（6V~28V）兼容12V/24V汽车电气系统，其开路负载检测功能可监测继电器触点状态，确保系统可靠性。

4. 区域控制器（ZCU）

在汽车电子电气架构（EEA）向域集中化发展的趋势下，ZCU需集成更多功能。L9026的多通道驱动能力可替代多个分立器件，减少PCB面积并提升系统集成度。

六、与其他方案对比

1. 与分立方案对比

传统分立方案需采用多个高侧/低侧驱动器、保护电路及监测芯片，PCB面积大且成本高。L9026单芯片集成8路驱动与保护功能，BOM成本降低约40%，PCB面积减少30%。

2. 与竞品对比

以某竞品为例，其驱动器仅支持固定高侧/低侧配置，无法灵活切换；且诊断功能有限，仅提供过流与超温保护。L9026的可配置通道与全面诊断功能显著提升系统适应性与安全性。

七、总结

ST L9026作为一款专为汽车应用设计的多通道继电器驱动器，凭借其高度可配置性、全面的保护与诊断功能、低功耗特性及强大的生态支持，成为车身控制、动力系统及区域控制器等领域的理想选择。其8路输出通道、SPI/并行输入控制、ASIL-B功能安全等级及丰富的开发工具，可显著简化系统设计、提升可靠性并降低BOM成本。在汽车智能化与电动化趋势下，L9026将为汽车电子系统的创新提供有力支撑。