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新能源汽车车载DCDC解决方案

2022-06-15
作者: Automotive
来源: STM Automotive

  新能源汽车车载DCDC变换器,实现车内高压电池和低压电瓶之间的功率转换,主要给车内低压用电器供电,如动力转向、水泵、车灯等。随着整车智能化、电气化的发展,对DCDC的供电功率及安全性提出了更高的要求。

  ST推出的DCDC系统解决方案,由ST PowerPC架构 , ASIL-D多核MCU SPC58NN作为系统主控芯片,使用一颗芯片即可完成功率控制、整车通信、功能安全、AUTOSAR和信息安全等功能。该方案的系统框图如下所示,使用SPC58NN的一个核实现功率控制,另一个核配置成锁步模式,实现系统的功能安全诊断,CAN-FD通信等任务。功率拓扑采用PSFB,开关频率100kHz,额定输入电压为360V,额定输出电压为14V,额定输出功率为2.5kW。

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  ▲ 系统框图

  该DCDC方案的功能安全支持ASIL-C/D。基础供电芯片(SBC)L9396为系统供电并带有供电诊断和Watchdog监控功能。当供电异常时,L9396可以提供硬线PIN,通过冗余的安全路径,使系统进入安全状态。该系统还设计了电流反灌保护功能,当电路发生电流反灌时,输出侧的背靠背安全管可以快速切断通路。采用STPM801作为安全管的驱动,可以实时检测安全管漏-源电压实现反灌电流的诊断,并可快速关断安全管驱动,整个响应时间小于2us。

  该DCDC配合SiC MOSFET,结合SPC58NN优化死区时间以拓宽软开关范围和副边同步整流控制,使系统在额定满载工作点并且带有安全管的效率可达94%,不带安全管的效率可达96.5%。

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  ▲ 效率和热数据

  为缩短客户开发的时间周期,ST可以提供系统级的技术支持,如架构/需求分析,DEMO评估板,GUI工具,原理图/PCB,软件算法库,功能安全相关文档和测试报告等。

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  ▲样机图

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  ▲评估GUI

  MCU SPC58NN特点及优势

  ASIL-D compliant ISO26262,AEC-Q100

  3*200MHz e200z4 core, 两个核带锁步,高运算能力,支持FPU

  增强型PWM外设GTMV344,200MHz时钟,支持电力电子控制常用的发波方式,如中心对称,移相,变频,多通道同步等

  12bit SARADC*5,10bit SARADC*2转换单元,支持ADC单元并行转换,以应对电力电子控制的高实时性要求

  通信接口支持,如CANFD, LIN FlexD,DSPI,以太网等

  支持AUTOSAR V4.2, 6M flash

  HSM 支持Evita-medium


  SiC SCTH35N65G2V特点及优势

  超快速,可靠的体二极管

  较低的输入输出电容,易驱动,优秀的开关性能


  基础供电芯片L9396特点及优势

  支持ISO26262 ASIL-D系统开发

  多路供电输出,0.8V-5V可配,最大支持1A输出

  支持冷启动

  双看门狗机制,Q&A

  所有的供电带UV/OV诊断


  电流检测运放 TSC201X特点及优势

  宽共模电压,-20-70V

  低失调电压,+/-200uV max

  不同增益可选,20,60,100V/V

  超低静态电流,20uA


  热插拔驱动芯片STPM801特点及优势

  支持ASIL-D系统开发

  集成两路驱动用于背靠背安全管驱动

  ORING 电流反灌保护,快速关断安全管的时间<2us

  集成对系统过流,过压的诊断和保护功能,不需外围电路


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