自汽车诞生以来，车辆制动系统就始终在实现保障汽车安全、汽车流畅操控等功能中起着决定性的作用。而制动系统本身也随着工业和电子信息技术的变革和汽车行业的发展持续进化。根据制动场景的区别，制动系统可以分为以下两类：驻车制动和行车制动。

驻车制动由传统的机械手刹向电子驻车系统的转变, 传统的机械手刹由制动杆、拉线、制动机构以及回位弹簧组成。制动杆通过杠杆原理，使得驾驶员用很小的拉力就能将其拉到固定位置，然后通过锁止牙进行锁止驻车。目前电子驻车系统 (EPB, Electric Parking Brake) 正在逐步替代手刹。EPB由两部分组成：产生驻车力的驻车执行机构（卡钳和控制卡钳的电机）和控制驻车执行机构的电子控制单元（ECU），包含软件和硬件。

行车制动从早期的液压制动系统到机电 + 液压融合制动系统，到现阶段，为了环保节能、智能和安全，以及新能源汽车和自动驾驶技术不断兴起，对底盘电控系统有了更高要求，因此线控制动产品应运而生，并不断升级革新。

本文将从EBP、ABS、ESC、Two-Box、One-Box五个方面介绍ST Braking Systems整套方案，读者可根据需求选择了解。

EPB

随着汽车电控系统向集成化、智能化方向发展，响应速度更快、控制更准确的卡钳集成式电子驻车系统 EPB 逐渐在乘用车中占据主导地位，并且在轻型卡车中应用也越来越广泛。

L9369 主要面向电子驻车制动应用，其内部结构为双路H桥驱动器，驱动8颗外部场效应管，分别控制后轮制动衰减器。各级制动可通过SPI分别配置，以PWM控制模式驱动，并具有过流保护功能，同时监控漏极-源极电压以及栅极-源极电压。与此同时，芯片通过全差分放大器实时采集电机的电压与电流。

符合AEC-Q100标准
符合ISO26262的功能安全概念
双路H桥驱动器，驱动8颗外部场效应管
具有可编程阈值的过电流保护
具有可编程和NFET独立阈值的VDS监控
集成10个全差分放大器，具有低偏移、非常精确的增益和自检功能
10个单独的ADC通道，用于电机电流和电压测量的数字处理
32位10 MHz SPI，带CRC，用于内部设置、自检和诊断
具有NFET全驱动的外部电源，输入电压降至5.5 V
具有用于监控主电源和内部稳压器的连续BIST
双带隙基准
4个通用I/O级（GPIO）
按钮接口（9个可配置I/O引脚），用于从睡眠模式下唤醒
2个电机速度传感器（MSS）接口，通过外部霍尔传感器获取速度信息反馈
支持睡眠模式下的系统唤醒
看门狗（可通过SPI配置）

L9001 是一款适用于汽车应用的多电源稳压器，配有一个降压稳压器、一个可配置降压或线性稳压器和一个线性稳压器。该器件的输出电压可通过分立引脚配置。除了稳压器之外，该器件还集成了看门狗模块和诊断功能模块（欠压/过压、输出电流和温度）。L9001可在主稳压器仍处于工作状态时以低功耗模式运行，从而降低电池的功耗。

符合AEC-Q100标准
灵活、可配置的稳压器，适用于多种电源方案

1. 第一级异步开关模式稳压器 (VDD1)，为第二级稳压器 (VDD2)、外设或μC [3.3V/5.0V/6.0V/1A] 供电；可选择关闭

2. 第二级稳压器 (VDD2)，可配置为降压转换器或LDO稳压器，为外设、μC或μC内核 [用于LDO的0.8V至5.0V/1A降压和300mA] 供电；可选择关闭

3. 用于ADC μC电源的ADC LDO [3.3V/5V/100mA]

监控和诊断

1. VS监视

2. 过热检测

3. 输出电源监控

4. 输出过流保护

故障安全功能

1. 输出欠压或过压复位发生

2. 可配置看门狗

3. 过热关断

低功耗模式

ABS

制动防抱死系统（antilock brake system）简称ABS，其作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。

该方案采用一颗L9396，用于提供系统电源、轮速传感器接口和支持PWM调制的泵电机FET驱动器；一颗L9301，用于驱动4个增压阀，4个减压阀，共计8个阀体。

L9396 是一款集成电源管理系统基础芯片，面向广泛的汽车电子应用，尤其是ABS、EPS和变速器，与单（12V）电池系统兼容。它结合了用于预调节的开关模式电源，以及3个独立的集成线性稳压器和用于µC电源的功能强大的可配置稳压器，可在降压或线性模式下与外部FET一起工作。

该产品还集成了一个用于轮速传感器或跟踪调节的4通道灵活接口、2个用于故障保护和电机泵的可配置前置驱动器、1个可配置的通用输出、唤醒检测电路、高级故障保护功能、看门狗控制和系统监控。

符合AEC-Q100标准
完全符合ISO26262标准，支持ASIL-D标准
集成升压稳压器，9 V，300 mA，2 MHz（可选填充二极管和电感器），用于深度启动脉冲（停止和启动）和弱电池条件
集成降压预调节器，6.5 V/7.2 V，1 A，465 kHz
集成LDO，5 V，250 mA，用于µC I/O和ADC电源
集成可配置LDO，3.3 V/5 V，100 mA，用于µC输入/输出电源
带外部FET的可配置可编程稳压器，0.8 V至5 V，用于µC核心电源

1. 降压配置中高达1 A

2. 线性配置最高可达750 mA

采用扩频方法减少EMC发射
四通道可配置远程传感器接口

1. 轮速传感器协议

2. 跟踪调节器电源（3.3 V-5 V）

3. 反向电池保护和集成数字解码

故障保护（开/关控制）和电机泵（PWM控制）的高压侧预驱动器
SPI通信总线
可配置3.3 V/5 V输入/输出电平
可配置和可编程双看门狗（Q&A WD和时间窗WD）
用于调节轨道参考和监控的双电压参考
可配置故障保护功能（模式/安全延迟）
故障安全输出（FSN）
唤醒输入
带可编程PWM控制的低端通用输出
带系统诊断的集成10位ADC
用于集成ADC测量的离散模拟输入（3通道）
所有调节轨道上的电压监控UV/OV
温度监测和热关机
工作电压：VBATP:4.5 V至19 V升压；6 V至19 V无升压
环境温度范围：-40°C至135°C
封装：TQFP64EP（10x10x1mm）

L9301 是一个SPI（串行外围接口）控制的八通道，具有4个高/低和4个低侧驱动器。

八个集成功率MOS可配置为：

1. 在Tj=175°C时，Ron（max）=0.3Ω的8个低侧开关

2. 在Tj=175°C时，Ron（max）=0.6Ω的4个高/低侧PWM， Ron（max）=0.3Ω的4个

低侧开关

工作蓄电池供电电压5 V至18 V
工作VDD电源电压4.75 V至5.25 V
TTL/CMOS兼容的逻辑输入
输出电压钳位典型值为37 V，低侧配置
用于输出控制和诊断数据通信的SPI接口
用于8个输出的PWM输入IO
过温保护
开路负载、对地短路、对VB短路
每个通道的闭锁或解锁模式下的过电流诊断
受控SR可改善EMC性能

ESC

汽车电子稳定控制系统 (ESC) 是车辆新型的主动安全系统，是汽车防抱死制动系统 (ABS) 和牵引力控制系统 (TCS) 功能的进一步扩展，并在此基础上,增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU电子控制保证车辆在驱动、制动、转向过程中的稳定性和安全性，具有12个电磁阀，在ABS的8个电磁阀基础上新增了两个限压阀和两个吸入阀，可以实现系统主动增压回路和回油回路的切换。电磁阀、柱塞泵等关键部件具有不同参数的系列化产品，可以多样化搭配试用不同车型，确保车辆行驶的稳定性。

ESC方案一：在基于ABS方案，多一颗4通道恒流控制的阀驱动芯片L9305，用于驱动较ABS多出来的2个吸入阀和2个限压阀，预留一颗可配置的3轴MEMS AM3GZ300。

L9305 是一种可配置的单片电磁阀驱动器IC，设计用于控制自动变速器、电子稳定控制和主动悬架应用中的线性电磁阀。四个通道可以配置为任何组合中的低端或高端驱动器。该装置包括功率晶体管、再循环晶体管和用于功率和再循环晶体管的电流感测。该架构保证每个通道的电流测量的冗余。调节电流可编程范围为0-1.5 A（正常范围），分辨率为0.25 mA，或0-2 A（扩展范围），分辨率0.33 mA。用户可以在设定点电流上叠加可配置的抖动调制。

符合AEC-Q100标准
完全符合ISO26262标准，支持ASIL-D标准
4通道独立LSD/HSD电流控制驱动器

1. 集成电流感测路径

2. 电流精度（在正常范围内）：在0至0.5A范围内为±5 mA，在0.5A至1.5A范围内为±1%

3. 电流精度（在扩展范围内）：0至0.3A范围内±15 mA，0.3A至0.5A范围内±5%，0.5A至2 A范围内±4%

4. 175°C时最大驱动器RDSON 375 mΩ

5. 13位电流设定点分辨率

6. 可变和固定频率电流控制

7. 可编程抖动功能

8. 可选驱动器转换速率控制

安全特征

1. 带VDS监控的高端故障安全启用开关预驱动器

2. 冗余安全启用路径

3. 使用BIST的高级诊断和监控

4. 温度传感器和监控

5. 所有通道的冗余电流感应

6. 包函CRC的校准和配置存储器

7. 使用地址反馈、5位CRC、帧计数器和长/短帧检测的安全串行通信

8. 寄存器验证

具有5位CRC消息验证的32位SPI通信
封装：PWSSO36，TQFP48

ESC方案二：采用一颗L9300，用于提供系统电源、轮速传感器接口、支持PWM调制的泵电机FET驱动器和6个低侧/高侧电流控制驱动器，可用于驱动至少2个吸入阀和2个限压阀；一颗L9301，用于驱动4个增压阀，4个减压阀；共计12个阀体。

L9300 是为汽车环境设计的集成电路，采用BCD8s_auto技术实现。集成电源管理系统基础芯片，还集成了一个用于轮速传感器或跟踪调节的4通道灵活接口、支持PWM调制的泵电机FET驱动器和6个低侧/高侧电流控制驱动器，高级故障保护功能、看门狗控制和系统监控。

符合AEC-Q100标准
四个电压调节器

1. 一个可配置的5 V或6.5 V降压稳压器

2. 一个可配置的5V线性/跟踪稳压器

3. 具有可选输出电压的两个线性稳压器

四个跟踪调节器/轮速传感器接口
六个低侧/高侧电流控制驱动器

1. 集成电流检测功能

2. 电流精度（在正常范围内）：在0至0.5A范围内为±8 mA，在0.5A至1.5A范围内为±1%

3. 电流精度（在扩展范围内）：在0至0.075 A范围内为±20 mA，在-15/+12 mA、0.075A至0.3A范围内为-5/+4%，在0.3A至0.5A范围内为0.5A至2 A范围内，为±4%

4. 175°C条件下最大驱动器RDSON 500 mΩ

5. 11位电流设定分辨率

6. 可变和固定频率电流控制算法

7. 可编程抖动功能

8. 可选驱动器转换速率控制

两个高端NFET前置驱动器
集成电荷泵
CAN收发器
两种看门狗类型：硬件监视器和基于软件查询和应答的看门狗
唤醒控制
温度传感器和监控
双带隙基准和振荡器
32位SPI接口
封装：TQFP 80 EP（14x14）

Two-Box

随着新能源汽车市场的扩张，“iBooster + ESC”组合成为了目前市场上最主流的Two-Box方案。该方案除了实现基础的制动助力功能和稳定性控制功能外，还能在实现制动能量回收的同时协调配合，保证在电制动和液压制动的切换中实现驾驶员的踏板感一致。此外，随着高阶辅助驾驶系统和自动泊车系统的普及，“iBooster + ESC”在其中也扮演着实现制动冗余的角色。EPB的加入，构成了一整套汽车制动系统。

One-Box

One-Box方案是在Two-Box的基础上来进行更新迭代。Two-Box方案中，制动系统的电子助力器与ESC分为两个独立的模块。而One-Box方案中，电子助力器和ESC集成为一个模块，由Two变One，亦可集成EPB功能，使集成度更高，体积更小，重量上更轻，功能更强大！

可以集成第三方控制软件，如胎压监测，EBD（电子制动力分配）、AEB（自动刹车辅助系统），AVH（自动驻车系统）等功能，在汽车智能化领域上作出比较大的贡献。

One-Box的助力过程可简单叙述为：驾驶员的刹车意图通过踏板行程信号发给ECU（电子控制单元），ECU计算驾驶员需求后通过电机建立液压，使制动液进入轮缸产生制动力，达到整车减速的效果。

在ESC方案二的基础上，增加一颗L9908，用于驱动BLDC油泵电机，以及增加两个电磁阀，用于液压单元控制；增加刹车踏板行程传感器和电机位置传感器；减少用于ESC上的泵电机驱动电路；可选择的集成EBP控制电路。

L9908 是一种栅极驱动装置(GDU)，用以控制6个N-沟道FET（用于汽车应用中的无刷电机）。3个半桥式驱动器通道（HS/LS对）每个都可以独立配置，允许不同的负载驱动，并能够承受电机引脚上- 14v到95v的电压偏移。

可通过6个专用并联输入独立控制预驱动级，支持占空比从0%到100%的运行，允许实施各种电机控制策略。L9908配备专用的稳压器、充电泵和自举电路的组合，适用于乘用车、商用汽车或混合动力汽车。

符合AEC-Q100标准
完全符合ISO26262标准，支持ASIL-D标准
VDH电机电源电压范围4.5 V~75 V，以便在单电池（12 V系统）、双电池（24 V系统）和48 V电池应用中工作。
3.3 V内部电源电压由VDD引脚上的5V生成
数字I/O，兼容3.3 V/5 V逻辑
6个独立的N-沟道FET预驱动：

1. 专用的源极连接到每个FET

2. 该器件可以承受电机连接引脚上-14V到95V的电压

3. 支持0%-100%占空比运行

4. 每个栅极驱动器配专用PWM输入引脚

3个独立的高精度电流监测器，用于接地参考电流测量：

1. ADC/DAC架构

2. 可通过SPI调节的增益因子和输出偏移

3. 内置误差校准功能

4. 该器件可以承受输入传感引脚上-14V到6V的电压

5. 可通过SPI读取的电流测量

6. DAC输出动态范围0 - 4.6 V

3个相电压实时监测通道：

1. 可通过SPI编程的相电压反馈；

2. 可通过SPI读取的相占空比测量；

32位 - 10 MHz SPI对接5位CRC和1位帧计数器，用于内部设置、自检、全方位诊断
保护和诊断：

1. 可通过SPI编程的VDS诊断和保护（导通状态下）

2. 可通过SPI编程的死区时间保护

3. 可通过SPI编程的击穿诊断和保护

4. 开路负载、接地短路、以及电池短路诊断（导通状态下）

5. 可通过SPI编程的报警标识帮助实现过温诊断和保护

6. 可通过SPI读取的结温测量

7. 接地损耗诊断

8. 系统时钟监控

9. 电源引脚VDD、VDH、VBP过压和欠压诊断

10. FET驱动器电源VPRE和VCP欠压和过压诊断

11. SPI窗口看门狗

12. 故障状态标志输出

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