摘要：电子驻车制动用预驱芯片是保障车辆驻车制动系统稳定运行的核心器件，其功能完整性与电性能可靠性直接关系到行车安全。本文首先明确了该芯片的核心功能、组成模块及功能安全目标，随后系统阐述了涵盖功能/电气参数测试、静电放电试验、闩锁效应试验等在内的全套电性能验证试验方案，包括试验依据、操作流程、判定标准及样品要求。研究结果为电子驻车制动用预驱芯片的设计优化、性能验证及安全等级评定提供了参考，对提升芯片在汽车环境下的适用性与可靠性具有重要意义。关键词：电子驻车制动；预驱芯片；功能要求；电性能验证；功能安全

一、引言

随着汽车电子化与智能化水平的不断提升，电子驻车制动系统已逐渐取代传统机械驻车制动系统，成为现代汽车的标准配置。预驱芯片作为电子驻车制动系统的核心控制单元，承担着驱动外部功率 MOSFET、实现后轮制动器精准控制的关键作用，其性能优劣直接影响制动系统的响应速度、控制精度及安全稳定性。

当前，汽车电子行业对电子元器件的功能安全与可靠性提出了严苛要求 电子驻车制动用预驱芯片需满足复杂汽车电子应用环境下的抗干扰、抗失效及故障可控等需求。因此， 证体系，是保障芯片产品质量、降低系统运行风险的核心环节。本文基于相关行业标准与技术规范，系统梳理了电子驻车制动用预驱芯片的功能架构与安全目标，并详细制定了多维度的电性能验证试验方案，为芯片的研发、测试与产业化应用提供技术支撑。

二、功能要求

1.核心功能与组成模块

电子驻车制动用预驱芯片通过预驱电路控制外部功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），最终实现后轮制动器的精准驱动。该芯片采用模块化设计，核心组成包括电源管理电路、电荷泵、振荡器、接口电路、预驱电路及监测电路。安全控制电路、灯光驱动电路和轮速传感器为可选配置模块，各模块功能分工如下：

电源管理电路：为整个芯片系统提供稳定的工作电源，保障各模块协同运行。

电荷泵：专门为预驱电路提供高压电源，满足外部MOSFET 的驱动电压需求。

振荡器：为电荷泵、安全控制电路等关键模块提供稳定的时钟信号，确保电路时序同步。

接口电路：通过串行外设接口（SPI）实现芯片的输入输出配置、诊断及通信功能，通信速率遵循对应标准通信协议。

预驱电路：核心驱动模块，负责驱动外部晶体管，具备 VGS（栅源电压）和 VDS（漏源电压）监测功能，其H 桥控制方式集成常常关及 PWM（脉冲宽度调制）控制。

监测电路：实现对外部H 桥电路的电流与电压实时监测，保障驱动过程的电气安全。

安全控制电路（可选）：提供高安全性的控制逻辑，强化芯片的故障防护能力。

灯光驱动电路（可选）：主要用于LED 阵列或灯泡的驱动控制，适配制动系统的状态指示需求。轮速传感器（可选）：检测车辆轮速信息，为制动控制策略提供数据支撑。其模块组成和功能框图1 所示：

图1 电子驻车制动用预驱芯片功能框图

2.功能安全目标

为保障电子驻车制动系统的安全可靠运行，预驱芯片需满足以下三项核心功能安全目标：

（1）输出驱动信号准确性：芯片输出的MOSFET驱动信号需精准匹配控制指令，确保制动器动作响应符合设计要求。

（2）内部故障可测可管：芯片需具备完善的故障检测机制，能够及时识别内部电路故障，并通过预设逻辑实现故障管理；

（3）失效后可控性：即使芯片发生失效，外部微控制单元（MCU）仍能直接控制外部MOS管的开关状态，避免制动系统完全失控。

基于上述安全目标，芯片需结合实际系统应用需求，制定符合汽车功能安全标准的安全等级。

三、电性能验证试验

1.试验总体要求

电性能验证试验旨在全面评估电子驻车制动用预驱芯片的功能完整性、电气特性稳定性及抗干扰能力。试验需采用足够精度的硬件测试板，测试程序编制需参考供应商数据手册或用户规格说明书，所有试验项目均需在规定的环境条件下进行，试验前后需开展外观检查与功能/电气参数验证，确保试验结果的准确性与可靠性。

2.具体试验项目与实施方法

2.1功能/电气参数试验

功能/电气参数试验是芯片性能验证的基础项目，通过硬件测试板对芯片的核心电气参数与功能实现情况进行全面检测。测试过程需严格遵循预设程序，确保覆盖芯片的所有工作模式与关键参数，测试结果需与规格说明书中的指标要求进行比对，判定芯片是否满足基本功能需求。

2.2人体模型静电放电试验

人体模型（HBM）静电放电试验旨在验证芯片抵御人体静电干扰的能力，具体实施流程如下：

（1）试验准备：对HBM测试仪器进行认证，按照标准对芯片引脚进行分类与分组；

（2）电压选择：测试电压从500V开始逐级提升，不允许跳级，若500V 测试未通过则依次降至250V、125V，125V未通过则判定为0A级；

（3）样品要求：每个电压点至少使用3个样品，不同引脚组合同一电压可共用1个样品；

（4）引脚连接：按照表2传统引脚组合集执行测试，若使用低寄生测试仪，可采用表3简化引脚组合集，但需验证所有引脚连接性并测试相邻非电源引脚；

表2 传统引脚组合集

表3 简化引脚组合集

（5）试验后验证：试验前后进行芯片外观检查，在室温及车规级最高工作温度下，进行功能/电气参数检查，检查需使用3个不连续批次的样品，每批次样品数量不应少于800片，并在试验结束后96h内完成；

（6）等级评定：根据测试结果，按照表4的电压范围划分HBM ESD等级。

表4 HBM ESD等级分类表

2.3 带电器件模型静电放电试验

带电器件模型（CDM）静电放电试验依据JS-002标准执行，重点验证芯片在带点状态下抵御静电放电的能力，试验流程如下：

（1）试验准备：对CDM测试仪器及部件进行认证，确保输出波形符合要求；准备全新待测器件，测试前进行清洁与ESD防护；

（2）电压选择：测试电压从250V开始，依次为±250V、±500V、±750V，不允许跳级，供需双方可协商调整试验电压，250V未通过则降至125V，125V未通过则判定为C0a级；

（3）样品与测试要求：每个引脚至少进行3次正电压和3次负电压试验，电压施加间隔不小于0.3s，每个电压点至少使用3个样品，不同电压可共用1个样品；

（4）特殊判定：若C2b级（750V）测试失败但C2级（500V）通过，需对角引脚进行750V补充测试，通过则判定为C2a级；

（5）试验后验证：同2.2第5点要求；

（6）等级评定：依据表5的电压范围划分CDM ESD等级。

表5 带电器件模型静电放电试验条件

2.4 闩锁效应试验

闩锁效应试验旨在验证芯片在异常电压或电流应力下避免出现闩锁失效的能力，试验实施方法如下：

（1）引脚分类：将芯片引脚分为电源引脚、信号引脚（含输入 / 输出引脚）和特殊引脚；

（2）样品要求：采用 1 个生产批次的 3 个样品进行试验；

（3）试验方式：推荐采用电压试验（可避免 EOS 失效干扰），在表 A.1 规定的最高工作温度下进行，设定最大电流以防止 EOS 失效误判；

（4）测试流程：施加产品规定的最大工作电压，测量电源引脚电流初始值；按照表6要求对信号引脚与电源引脚按顺序进行连接测试；测试后再次测量电源引脚电流值，验证是否满足规定要求；

（5）试验条件：在芯片输入最大/最小值（最恶劣输入情况）下完成试验；

（6）试验后验证：同2.2第5点要求。

表6 闩锁试验条件

2.5 电性参数分布试验

电性参数分布试验用于评估芯片批量生产的参数一致性与环境适应性，具体要求如下：

（1）样品选取：从正常生产批次中随机抽取样品，如需跟踪个体参数漂移需对样品编号；

（2）测试条件：在室温、车规级要求的最高/最低环境工作温度，以及不同频率、电压组合下进行测试；

（3）测量内容：记录参数值、单位、平均值、标准差、极值、规格限值及 Cpk/Ppk（适用时增加样本量）；

（4）结果处理：若参数不符合规格要求或未达到约定验收标准，供应商需提供资质总结报告说明原因。

2.6故障分级

参考下列流程进行故障分级：

（1）确定使用的设备仿真模型；

（2）参考下述故障模型和故障种类进行故障注入与仿真；

（3）故障检测，若无故障模型与故障模型的逻辑输出存在差异则表示故障被检测到；

（4）故障列表记录；

（5）明确模拟器/测试仪的差异；

（6）指定可以模块化的设计。

（7）覆盖率根据以下公式计算：

覆盖率（%）=检测到的故障数/（所有可能故障数-不可检测故障数）×100%………（1）

其中

所有可能故障数=2×（门电路输入数+门电路输出数）…………（2）

（8）依据标准进行验收。

故障模型主要包括：

（1）随机逻辑故障（逻辑翻转故障、功能故障、伪逻辑翻转故障、转换和延迟故障）；

（2）存储故障。

故障种类：

（1）无法检测的故障：

a）种类 1（冗余故障、并接故障、未使用的故障、阻塞故障）；

b）种类 2（推挽配置、存储配置、线接线配置、CMOS 传输门故障）；

c）通过间接方式检测到的故障（隐含故障、控制线路故障、过渡活跃故障）；

（2）可检测的故障：

a）随机逻辑故障（逻辑翻转故障、功能故障、伪逻辑翻转故障、转换和延迟故障）；

b）存储故障。

2.7电特性表征试验

电特性表征试验适用于新产品、新芯片布置、产品变更、新单元结构、新工艺或新工作偏压条件等场景，流程如下：

（1）制定计划：评审特性表征检查清单，确定表征方法、参数与条件，形成正式表征计划；

（2）执行试验：按照计划开展试验，记录试验数据、仿真结果及器件运行状态；

（3）形成报告：分析试验数据，明确器件薄弱点与可靠性水平，编制包含方法、结果、结论的特性表征报告。

四、结论

电子驻车制动用预驱芯片的功能完整性与电性能可靠性是保障车辆驻车制动系统安全运行的关键。本文明确的芯片功能架构与安全目标，为芯片设计提供了清晰的技术导向；而建立的全套电性能验证试验方案，涵盖了功能验证、抗静电干扰、抗闩锁失效、参数一致性等核心维度，符合汽车电子行业的严苛要求。

通过本文提出的功能要求与验证方法，可有效筛选出性能优良、安全可靠的预驱芯片产品，为电子驻车制动系统的稳定运行提供保障。后续可结合实际应用场景的反馈，进一步优化试验方法与判定标准，提升芯片性能验证的针对性与有效性。

参考文献：

[1]王铭，葛长城，孙健.《现代电子控制技术在汽车电器中的应用》[J].大众汽车，2024（2）：58-60.

[2]肖远，梁华国，汪玉传，等.非线性优化的时间数字转换器设计[J].微电子学，2023，53（5）：772-778.

作者简介：夏志勇（1975-），男，高级工程师，研究方向是汽车芯片可靠性和安全功能分析。