ST L9369 电子驻车制动(EPB)驱动 IC:冗余 + 电流推断夹紧力

驱动L3别名 L9369 · 电子驻车制动 IC · EPB driver · 夹紧力电流推断 · 电流测量冗余

本质与导读

本质 L9369 的差异化不在 H 桥,而在 EPB 没有夹紧力传感器、夹紧力靠堵转电流推断——电流测量精度因此成为安全关键量,逼出双 shunt 冗余 + offset 标定 + 动作前重标零这整套设计。

主线坐标:旁支 · 执行器 / 底盘驱动 · ↑ 全景主线

1. 定位:EPB 执行器专用 IC

L9369 = "Automotive IC for electric parking braking",封装 LQFP64(10×10×1.4mm),AEC-Q100 qualified,Tj −40~+175°C。它同时覆盖 EPB 的两种拓扑:cable-puller(拉索式)与 MGU(Motor Gear Unit,卡钳集成电机)。

L9369 架构:2× H-bridge stage(A/B)驱 8 个外部 NFET(4HS+4LS,双后轮独立通道);冗余结构=VBP charge-pump 冗余供电 + 双带隙基准 + 每 stage 双 shunt(CSA+冗余 CSA)+ 硬件 ACT_OFF_LS 安全关断;集成 10 差分放大器 + 10 sigma-delta ADC + 2 MSS(Hall)+ button + lamp driver;5.5V 电池下仍全驱动

文档层级与未证实项 本页源是 dat…

文档层级与未证实项 本页源是 data brief(DB3819)+ AN4958(ADC accuracy),非完整 datasheet。data brief 极薄:overcurrent / VDS monitoring 阈值只写 "programmable" 无数值,无 dead-time 值,无 UVLO/OV 阈值。"ASIL D" 不可由这两份文档证实——data brief 仅写 "Functional safety concept for ISO 26262 compliance",未点名 ASIL 等级;dead-time 仅写 "configurable via SPI"。具体安全数值在 NDA datasheet / safety manual,本页不臆断。

2. 架构与冗余

核心是 2× H-bridge driver stage(A/B),各驱一个全 H 桥(4 HS + 4 LS pre-driver,合计 8 个外部 power NFET),分别驱动两个后轮制动执行器。栅驱全驱动下限到 5.5V 电池电压——冷启动/低电压制动场景的安全特性(通用电机驱动可在欠压时停摆,EPB 不能)。charge pump(VSCP 供电 + 两组外部泵电容)给高边栅驱供电。

冗余结构即使 data brief 级也明确列出:VBP = battery + 冗余 charge-pump 供电;双带隙基准(基准冗余);Safety LS switch-off(每 stage 独立的硬件低边强制关断 ACT_OFF_LS,绕开 SPI 逻辑的安全通路);电流测量冗余(每 stage 两路独立 shunt:CSA + 冗余 CSA);内部 regulator 连续 BIST + 主电源监控 + watchdog(SPI 可配)。

3. 集成功能

L9369 把 EPB ECU 的几乎全部模拟前端塞进一颗:10 个全差分放大器(低 offset、高精度增益、带 self-test)+ **10 个独立 ADC 通道(sigma-delta modulator)**同步采集电机电压与电流;32-bit / 10MHz SPI(带 CRC);2 路 MSS(Motor Speed Sensor)接口接外部 Hall sensor 取位置/速度反馈;9 个可配 I/O 管 EPB button console(Normal/Sleep 都可用);2× Lamp/LED driver(可编程输出 + feedforward regulation);反接保护(RVPG 驱动外部反接 NFET);Sleep mode + 唤醒。H 桥 fully driven、SPI 可配(含 PWM 控制模式)、带过流保护 + VDS/VGS 监测。

4. 电流测量冗余:夹紧力靠电流推断(AN4958)

这是 L9369 最值得讲的、也是几乎全部硬数据所在。EPB 没有直接夹紧力传感器,夹紧力靠电机堵转电流推断——所以电流测量精度直接决定驻车力精度与诊断可信度,这是 AN4958 用一整篇讲 ADC 精度的根本原因。

L9369 电流测量冗余 + 标定:每 stage 双 shunt(CS1/CS2)→ 双 CSA → 13-bit ADC;0A offset 可达 ±16.8 LSB(~280-420mA)必须标定;动作前重标零(EPB 间歇动作);双通道求平均在低电流段把精度从单通道 ±9.75-14 LSB 提到 ±4.8%

ADC 通道:10 路含 2 路 12-bit 电压(VSBRIDGE_A/B,量程 0–34.2V)+ 4 路 13-bit 电压(SH)+ 4 路 13-bit 电流(CS,量程 ±68A@3mΩ / ±102A@2mΩ,CSA 差分跨度 410mV、中点 205mV)。精度与误差源:CSA 0A offset 可达 max ±16.8 LSB(≈280mA@3mΩ / 420mA@2mΩ)——必须 offset 标定(CSA_0_CURRENT_CODE=0x1000,offset = 实测 0A 码 − 期望码)。单通道补偿后 7.5–205mV 段 ±6.5%;双通道求平均 + 补偿利用冗余,在低电流段把精度显著拉高(9.0–205mV 段 ±4.8%,低段从单通道 ±9.75–14 LSB 改善)。

动作前重标零是 EPB 占空比催生的策略:EPB 电机只在夹紧/释放时短暂动作、长期静止,±16.8 LSB 的 offset 不校会污染力估计;利用"间歇动作"窗口在每次 actuation 前重标 offset,把零漂误差压到可用——这与"连续运转电机只能上电标一次"是本质差异。冗余的真实收益是低电流段精度(EPB 释放/轻夹阶段电流小,正落在最需要的工况)。

5. 故障诊断:细粒度到每 FET

L9369 的诊断粒度细到每个外部 FET:per-FET 独立 VDS monitoring 阈值(NFET-independent VDSthr,short/open load 检测底层)+ VGS monitoring(栅驱故障)+ 可编程过流(OVCthr,每 stage 独立)+ 引脚级 monitoring(MSS/MSP short-to-GND + reverse supply 保护、VSCP/VBP/主电源监控、HSOUT monitoring)。注:这些阈值 data brief 只写 programmable 无数值,具体值在 datasheet。这种细粒度诊断(对比通用栅驱常是粗粒度统一 DESAT)服务于 ISO 26262 的 diagnostic coverage。

L9369 的功能安全定位:SEoo…

L9369 的功能安全定位:SEooC + Safety Manual EPB 是典型 ASIL D(失效→驻车失败/行车中误夹)安全相关功能,但 L9369 作 driver 件不"自带 ASIL 等级":它按 ISO 26262-10 作 SEooC 开发,出货随附 Safety Manual,内含 assumptions of use(AoU)——上面那些 per-FET VDS/VGS/OVC 诊断要折算成 SPFM/LFM 贡献,必须结合 Safety Manual 给的诊断覆盖率假设与外部安全机制(MCU 端 plausibility、双 channel 比对、FTTI 内进 safe state=松开夹紧力)在整车 item 层做 FMEDA 才有意义。data brief / datasheet 不登 SPFM/LFM/FIT 数,这些在 Safety Manual(常需 NDA)。Tier-1 集成时按 AoU 逐条核:① EPB item 的 ASIL 与 safe state 定义 ② 哪些诊断算进 DC、采样周期 vs FTTI ③ 配置/layout 约束。

核心要点
  • L9369 = EPB 执行器专用驱动 IC(cable-puller + MGU 两拓扑);差异化在系统集成 + 冗余,非 H 桥本身
  • 2× H-bridge / 8 外部 NFET = 双后轮独立通道(单侧失效仍保部分驻车力,EPB 的可用性需求)
  • 夹紧力靠电机电流推断(无直接力传感器)→ ADC 电流测量精度是安全关键量(AN4958 整篇讲它)
  • 电流测量冗余:每 stage 双 shunt + 双 CSA;0A offset ±16.8 LSB 必标定;双通道求平均在低电流段把精度提到 ±4.8%
  • 动作前重标零:EPB 间歇动作 → 每次 actuation 前重标 offset(vs 连续电机只上电标一次)
  • 安全状态用硬件 ACT_OFF_LS 强制关断(绕开 SPI 逻辑)+ 双带隙基准 + VBP 冗余供电 + 连续 BIST
  • 5.5V 电池下仍全驱动(冷车/亏电仍能驻车,EPB 的可用性下限硬要求)
  • 诊断细到每 FET(per-FET VDSthr + VGS + 可编程 OC)
  • 边界:data brief + ADC app note 级,阈值/dead-time/ASIL 等级在 NDA datasheet,本页不臆断

缩写表
只列本页用到的工业标准缩写;通用英语…

只列本页用到的工业标准缩写;通用英语 / 单位 / 月份 / 我们的 层/Lx tag 不列。覆盖不到的术语见正文 inline 注释。

缩写全称中文 / 备注
STSTMicroelectronics意法半导体
ADCAnalog-to-Digital Converter模数转换器
ASILAutomotive Safety Integrity LevelISO 26262 安全完整性等级 QM→A→B→C→D
AEC-Q100AEC-Q100汽车级 IC 可靠性认证
VDSDrain-Source Voltage漏源电压
ISOInternational Organization for Standardization国际标准化组织
SPISerial Peripheral Interface串行外设接口
ECUElectronic Control Unit电子控制单元
PWMPulse Width Modulation脉冲宽度调制
VGSGate-Source Voltage栅源电压

Cross-references