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电动汽车 (EV) 充电系统的制造商需要考虑两个因素：首先是设计能够在未来几年内可靠运行的充电系统；其次是为消费者提供顺畅、良好的充电体验。

Charging Interface Initiative (CharIN) 是拥有 330 家会员公司的行业协会，许多不同国家/地区的此类组织正在推动在充电系统领域，针对所有类型的电动汽车制定互操作性标准。除了开发已被多个国家/地区的 EV 充电器制造商采用的组合充电系统 (CCS)，CharIN 还在稳步推进，希望通过多种方式实现美国特斯拉快速充电站使用的北美充电标准 (NACS) 的标准化。

今年早些时候，Brian Berner 和 CharIN 北美分会的执行董事 Erika Myers 讨论了她对北美充电标准 (NACS)在近期被许多汽车制造商采用这一趋势的想法。Myers 称，“CharIN 预计 CCS 标准和 NACS/SAE J3400 将在一段时间内作为两种 EV 充电选项共存。我们的看法是，这两种标准都有提供无缝用户体验的潜力，而这对于满足消费者对充电可靠性的需求是必不可少的。为了在充电生态系统中实现一致的互操作性，行业协作至关重要，因为这样可确保用户获得出色体验，同时降低市场复杂性，消除消费者的困惑并加快电动汽车的采用。”

随着各项标准的发展的深入，作为 CharIN 的成员，德州仪器会继续与客户合作，简化电动汽车充电连接，满足互操作性需求。但目前的事实是，客户仍然需要满足许多标准，要构建整个系统，即使是能力最强的工程师团队也会感到力不从心。通过以下内容可以了解影响电动汽车充电制造商设计决策的若干因素。

安全连接器类型

常用的电动汽车充电连接器类型

驾驶电动汽车进行跨国公路旅行的过程中，找不到兼容的充电站可能导致被困在路边，在某些充电站充电时无法连接的情况下，再加上电动汽车电池电量较低导致的里程焦虑，驾驶员可能会迅速因此倍感压力和沮丧。旅程中的下一个直流快速充电站可能与该电动汽车不兼容，或者合适的连接器位置已经被他人使用。

解决这一难题的一种建议方法是使用 NACS 连接器，它在进行交流和直流充电时使用相同类型的连接器，并且外形比其他标准化连接器更小。Pionix 的 Janek Metzner 称，“（采用 NACS 的）多米诺骨牌效应比预期来得更快。如果 SAE 将连接器正式标准化，将有助于带来更高的采用率。”Pionix 基于 Linux 的开源 EVerest 平台软件栈可实现电动汽车供电设备 (EVSE) 与车辆之间的通信，并与我们的 AM625 处理器兼容。

虽然表述不同，但 Meyers 和 Metzner 的观点实际上是一致的。向电动汽车的全球性过渡期间对改善互操作性的要求是 CharIN 和 Pionix 出现的前提。德州仪器专注于开发嵌入式处理器和模拟产品，帮助设计人员创建相关应用，逐渐过渡到更多地使用可再生能源的世界，还可支持高效的 EV 充电和更高效、更智能的电网。只要充电站和车辆双方在物理上兼容、通信方式相同、连接器类型基本上就无关紧要。表 1 展示了各种连接器类型及其定义。

表 1 连接器类型、首字母缩略词和定义

模拟握手

在电子领域，“握手”是指需要在同一系统中协同工作的两个集成电路之间达成的协议。握手可以发生在同一电路板上的两个 IC 之间，但如果两个系统之间存在电缆则更易于理解。好在 EV 充电站和车辆始终通过相对较长的电缆连接，因此可以把电缆插头插入插座、形成电气连接直观地理解为两个系统正在握手。

EV 充电所涉及的握手，其关键概念是在一侧生成电压，并在另一侧使用电阻器进行端接，将电压降低到特定电平。由于所有人都使用相同的电压和相同的预定义电阻值，因此除非出现故障，否则这种握手总会产生相同的结果。出现故障时将做出决策，要么继续进行基本充电，要么进行更深入的协商，称为高级充电。

虽然从通信的角度来看基本充电很简单，但打开或关闭继电器以及检测故障情况所需的电路可能非常复杂。交流 2 级充电器平台参考设计可用于在典型 EV 供电设备 (EVSE) 系统中开始实现许多功能块。对于许多基本充电器来说，MSPM0G3507 等小型微控制器可能就足够了。但是，如果充电站和电动汽车都支持高级充电，就会同意切换为数字通信，并且几乎始终需要一款运行嵌入式 Linux 且基于 Arm 的处理器。表 2 突出显示了充电系统中的各种模拟握手选项。

表 2 模拟握手术语、首字母缩略词和定义

数字通信 - 语言和方言

两个人说相同的语言并不意味着他们一定会理解彼此的地区方言、口音或俚语。ISO 15118 标准就像是电动汽车和充电站的通用语言，而特定品牌使用此标准的方式往往就像俚语。如果充电站不熟悉这个电动汽车品牌，很容易产生误解。

用户体验会极大地影响消费者是否考虑购买电动汽车，在电动汽车充电基础设施中使用通用的数字通信语言对提高采用率很有必要。除了与 CharIN 合作之外，德州仪器还与 Pionix 合作，向客户提供 Pionix 的开源 EV 充电软件堆栈，旨在应对电动汽车充电行业当今面临的最复杂挑战：提供全面测试且符合标准的数字通信，并能与市面上几乎所有电动汽车兼容。 表 3 列出了与电动汽车充电系统相关的各种数字通信选项。

表 3 数字通信术语、首字母缩略词和定义

德州仪器基于 AM625 的 EVSE 开发平台旨在展示和支持所有符合标准的数字通信，展现了 AM625 处理器系列在电动汽车充电应用中的可扩展性。

无缝充电体验

虽然通用连接器具有简化电动汽车充电体验的潜力，但提供适配器并在充电站中安装不同类型的插头可以解决物理连接器的兼容性问题。模拟握手是底层的基本原理。创建易于使用的标准化充电基础设施需要每个充电站都与连接的所有电动汽车使用相同的语言和方言。作为半导体制造商，德州仪器与遍布全球的电动汽车充电制造商客户拥有相同的目标：继续设计和开发能够解决互操作性问题的技术，并最终为所有电动汽车驾驶员提供顺畅的充电体验。

其他资源

• 查看基于 AM625 且具有 HMI 的智能、互联电动汽车充电站开发平台

• 进一步了解德州仪器的电动汽车充电解决方案：ti.com/evcharging

关于德州仪器 (TI)

德州仪器 (TI)（纳斯达克股票代码：TXN）是一家全球性的半导体公司，致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片，用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，创造一个更美好的世界。如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础之上，使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠，从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用，这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。欲了解更多信息，请访问公司网站www.ti.com.cn

Microchip Technology Inc.
顾问级市场分析经理
Thomas Gleiter

开放式无线接入网络（ORAN）技术的市场规模及其在实施5G服务中的作用呈现出快速增长的潜力。各大移动网络运营商（MNO）都在寻求更低的成本、更高的灵活性以及避免供应商锁定的能力。这些优势可通过采用多家供应商的可互操作技术来实现。运营商也可以从实时性能中受益。

ORAN代表着无线接入网络（RAN）演进的最新进展，RAN始于1979年1G的推出。2G于1991年推出，3G于2001年推出。4G长期演进（LTE）服务于2009年首次面世，并引入了分组交换。在其部署过程中，开始使用多输入多输出（MIMO）天线阵列，运行在供应商专有软件之上的集中式（或云）cRAN使得基带单元（BBU）能够划分为分布式单元（DU）与集中式单元（CU），两者之间为中传。

5G新无线电（NR）于2018年推出，并引入了虚拟化RAN（vRAN）作为实施的一种手段，BBU（或CU和DU）功能在运行于服务器上的软件中实现。例如，负载平衡、资源管理、路由器和防火墙现在都可以在网络功能虚拟化（NFV）下运行。但是，无线电单元（RU）、CU和DU的软件是专有的。ORAN旨在通过让运营商访问基于开源软件的vRAN来植入5G¹，从而消除障碍。

图1说明了O-RAN联盟（由超过300家移动运营商、供应商、研究机构和学术机构组成的社区）的目标，即拥有开放的RU、CU和DU（每个首字母缩写前都带有O-）并通过公共无线电接口（CPRI）进行前传。

图1：在O-RAN下，我们可以有效地在商用服务器硬件上运行模块化基站软件协议栈。MNO可以搭配混用来自不同供应商的O-RU、O-DU和O-CU

5G支持的实时传输速度最高可达20 Gbps，而4G在静态点之间的传输速度为1 Gbps，在一个或两个移动点之间的传输速度仅为100 Mbps。此外，5G的延迟降低到只有1 ms。

ORAN的另一个关键组成部分是RAN智能控制器（RIC），它既可以是近实时的也可以是非实时的，两种选项都负责控制和优化ORAN元素。图2显示了O-RAN软件社区（SC），它遵循由O-RAN联盟定义的架构。

图2：O-RAN SC架构及其近实时RAN智能控制器

同步

ORAN实现的主要挑战之一是确保各种ORAN元素之间保持同步，尤其是因为需要严格提高同步性能，即要求授时精度达到仅±130 ns。

RU交换机与DU保持同步对于ORAN有效运行至关重要。同步可以避免数据包丢失，最大程度地减少网络中断，并有助于保持尽可能低的功耗。此外，同步还可帮助MNO履行其频率许可所有权责任。

5G与前几代的另一个关键区别在于从频分双工（FDD）切换到时分双工（TDD）——这样可以同时使用两个接近的频率分别进行上行传输和下行传输。TDD在同一频率上使用不同的时隙传输上行信号和下行信号，从而更好地利用RAN RF频谱提供增强的移动宽带（eMBB），例如可以根据需要调整上行时间与下行时间的比例。

此外，TDD还提高了与MIMO波束赋形和C波段频谱（3.7 GHz至3.98 GHz）的兼容性，运营商将使用这些频谱在大大小小的市政区域部署5G。为了避免发生小区内干扰和小区间干扰，上行传输与下行传输之间有一段保护周期。即便如此，为了保证运行效率（降低错误率）和补偿任何频率或相位偏移²，仍然需要紧密同步。

精确授时

所有新无线电部署都必须将相位对齐精度保持在基于全球导航卫星系统（GNSS）协调世界时（UTC）的授时源的±1.5 ms以内³。在创建端到端实时连接时，还必须遵循多项行业标准以及行业机构提供的建议。

为了在整个网络中进行高精度时间分配，O-RAN联盟的O-RAN架构中需要采用由IEEE 1588-2019规定的精确时间协议（PTP）。该协议中有一个最高级时钟（或PTP主时钟），网络中的其他PTP时钟使用PTP消息与之同步。同步在路径延时等问题中起作用，上述标准中规定了时间边界时钟（T-BC）和时间透明时钟（T-TSC）功能来抵消上下行之间的不对称问题以及数据包延时变化（PDV）。

此外，ITU-T（国际电信联盟的其中一个部门）也针对TDD提供了建议。例如，ITU-T G.8272/Y.1367规定了适用于分组网络中的时间、相位和频率同步的主参考时间时钟（pRTC）的要求，ITU-T G.8273.2推荐了用于网络全授时支持（FTS）的电信边界时钟和电信时间辅助时钟的授时特性。

在整个网络中，各时钟之间采用链式结构，时间信号由边界时钟清理以滤除噪声。但是，设备将需要满足由ITU-T G.8273.2⁴定义的四个性能类别之一，范围从A类到D类。其中，C类和D类对精度的要求最高。例如，D类T-BC时钟产生的时间误差必须小于5 ns⁵。除了GNSS/UTC和PTP之外，5G部署还使用同步以太网（SyncE）。这三者相结合，可以通过网络保证时间、相位和频率的精度。

ORAN需要现成的平台

ORAN为MNO提供了访问非专有解决方案的途径。在硬件方面，可以使用商用半导体器件和平台来满足网络中的端到端授时要求。

例如，符合IEEE 1588的最高级时钟搭配PTP和SyncE功能，可以满足PRTC A类、B类和增强型PRTC（ePRTC）规范，以及多域边界时钟的C类和D类规范。这种多功能性是MNO实现同步授时解决方案的关键特性。

在DU、CU和RU设备中，可以部署振荡器、可编程锁相环（PLL）IC、缓冲器和抖动衰减器等网络同步硬件。此外，现在已经有专用的单芯片网络同步解决方案。在这方面，Microchip是首家将自研ZL3073x/63x/64x平台（图3）推向市场的公司。这项技术将DPLL、低输出抖动合成器、IEEE 1588-2008精密时间协议栈和同步算法软件模块结合在一起。

图3：Microchip的ZL3073x/63x/64x单芯片网络同步平台

5G ORAN中关于授时的另一个关键考虑因素是对温度的稳定性。温度补偿型振荡器、PLL和芯片级原子钟（CSAC）已在军事和工业应用等恶劣环境中完成部署并得到验证，适用于RU、CU和DU硬件。

总而言之，在5G中采用TDD带来了巨大的好处，但在同步方面会面临诸多挑战。值得庆幸的是，在ORAN下，MNO及其系统提供商可以借助半导体和相关平台来构建端到端RAN，避免受到专有解决方案的束缚。

参考资料

1.https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/radio-access-network-RAN

2.https://www.viavisolutions.com/en-uk/what-5g-timing-and-synchronization

3.https://www.5gtechnologyworld.com/how-virtual-primary-reference-time-clocks-improve-5g-network-timing/

4.https://www.5gtechnologyworld.com/how-ieee-1588-synchronizes-5g-open-ran/

5.https://assets.ctfassets.net/wcxs9ap8i19s/NMWioyJa4hINjqrOzNZfz/918a2b5e6a4134332da26b20a680485b/EB-Timing-and-Synchronization-in-a-5G-World.pdf

器件符合IrDA^®标准，采用内部开发的新型IC和表面发射器芯片技术，可以即插即用的方式替换现有解决方案

日前，威世科技Vishay Intertechnology, Inc.（NYSE 股市代号：VSH）宣布，推出适于IrDA^®应用的升级版TFBS4xx和TFDU4xx系列红外（IR）收发器模块，链路距离延长20 %，抗ESD能力提高到2 kV。器件支持115.2 kbit/s 数据速率（SIR），链路距离为1米，适用于能量表和监控器、工业自动化控制、手机和医疗设备无线通信和数据传输。为提高便携式设备电池使用寿命，模块降低了功耗，闲置供电电流 < 70 μA，关断模式 < 1 μA。

Vishay Semiconductors TFBS4xxx和TFDU4xxx系列器件在单体封装中包括PIN光电二极管、红外发射器（IRED）和低功率控制IC。升级版红外收发器采用Vishay内部开发的新型IC和表面发射器芯片技术，旨在确保IRDC产品向客户长期供货。作为现有器件即插即用的替代品，这些模块不需要重新设计PCB，有助于节省成本。

符合最新IrDA物理层标准的TFBS4xxx和TFDU4xxx系列器件向后兼容，具有顶视和侧视表面贴装封装。增强型解决方案可以即插即用的方式替换现有系列器件。

器件符合RoHS和Vishay绿色标准，无卤素，具有多种封装尺寸，工作电压2.4 V至5.5 V，工作温度-25 °C至+85 °C。

器件尺寸表：

升级版红外接收器模块现可提供样品并已实现量产。

VISHAY简介

Vishay 是全球最大的分立半导体和无源电子元件系列产品制造商之一，这些产品对于汽车、工业、计算、消费、通信、国防、航空航天和医疗市场的创新设计至关重要。服务于全球客户，Vishay承载着科技基因——The DNA of tech.^®。Vishay Intertechnology, Inc. 是在纽约证券交易所上市（VSH）的“财富1,000 强企业”。有关Vishay的详细信息，敬请浏览网站 www.vishay.com。

近几年，新能源汽车高速发展，用车浪潮蔓延全球，我国新能源汽车占有量连续9年居全球前列，2023年全年市占率达37.7%，市场规模可观，并显现出以下特点：电车产品对比油车优势明显、消费者接受度高、市场规模庞大、发展潜力可观。伴随着电动化与自动驾驶技术的发展，汽车半导体行业也进而掀起一场革新，半导体对汽车的重要性与日递增，车身功能的叠加也促使业内将目光转向研发高集成度的芯片产品，出于新能源汽车渗透率的提高、维护成本的减少和市场需求的高度匹配，高边开关（高边驱动）成为电动汽车智能化、电控化的产品应用方向。

在市场需求的基础上，深圳市稳先微电子有限公司（下称“稳先微”）重磅发布汽车驱动芯片新品——智能高边开关WS7系列，共计9款产品：单通道高边开关芯片WS型、双通道高边开关芯片WSD型和四通道高边开关芯片WSQ型，此次推出的产品具有优秀的过温、过流、欠压保护等性能，满足在汽车使用过程中对更高的安全性与稳定性的需求。

高边开关WS7系列解决传统弱项，实现升级替代

稳先微高边开关新品解决了传统保险丝和继电器带来的灵活性不足、功耗高以及容易造成EMC干扰等问题，在复杂的汽车电子系统中不仅能实现对负载的驱动与关闭，也能达成对负载的多功能、更高程度的保护与诊断，在电热丝加热、电力传输和功率传输这三大方面具备明显优势。

高边开关WS7系列产品摒弃了汽车模块与蓄电池间单线制的传统连接，大大节约了两者之间的汽车线束，减少无效空间的占用，从而减轻车身重量，降低故障发生率。涉及到行车安全这一方面，高边开关能协助汽车的中央控制器实时掌控各个模块的运行状况，避免每一个模块受到电气环境干扰的风险，产品也在模块与模块之间共享保护和滤波模块，提供稳定、安全的能源，为各线路之间的信号传达“保驾护航”，因此，高度的安全性和可靠性是产品的核心优势，帮助新能源汽车向轻量化、高智能、高安全的发展方向升级。

而随着新能源汽车三大发展方向的升级，应用到汽车的高边驱动产品数量在不断递增，对产品的集成度、可靠性、性能表现日益严苛。稳先微发布的单通道、双通道、四通道产品能够满足车企的研发需求，同时将不断进行产品迭代和功能创新，和广大车企商业伙伴共同进步，共创具有开拓性意义的新智能汽车时代。

稳先微智能高边开关WS7系列的产品介绍

图 | 稳先微高边开关产品路线图

稳先微的智能高边开关WS7系列通过不同通道数对汽车进行控制、诊断与保护，驱动12V汽车的接地负载应用，并发挥先进的保护、诊断功能，包括可配置闭锁功能的过热关断保护、动态过温保护、负载过流保护、高精度比例负载电流检测、输出过载和对地短路警报以及对VCC短路诊断和OFF状态开路诊断等。整个智能高边开关系列产品可用于驱动车身控制域中的各种阻性、感性及容性负载的驱动，涵盖了车内饰灯、头尾灯、座椅和方向盘及后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等多种应用场景。

选型与关键参数

• 单通道高边开关芯片WS型

• 双通道高边开关芯片WSD型

• 四通道高边开关芯片WSQ型

稳先微发挥产业链上下游整合优势，掌握先进的垂直BCD工艺平台、平面BCD工艺平台、UHV工艺平台和SGT功率器件平台，具备丰富的数模混合设计能力和先进的封装设计能力，推出高功率、高性能、高稳定性的能量链保护芯片解决方案，产品覆盖汽车电子、工业电源、高端消费电子领域。于2021年成立无锡汽车电子创新中心，组建高水平的汽车芯片研发团队，服务于16家头部Tier1和19家知名车企，获得客户的一致好评。

来源：西安稳先半导体