新能源汽車車載DCDC變換器,實(shí)現(xiàn)車內(nèi)高壓電池和低壓電瓶之間的功率轉(zhuǎn)換，主要給車內(nèi)低壓用電器供電，如動力轉(zhuǎn)向、水泵、車燈等。隨著整車智能化、電氣化的發(fā)展，對DCDC的供電功率及安全性提出了更高的要求。
ST推出的DCDC系統(tǒng)解決方案，由ST PowerPC架構(gòu) , ASIL-D多核MCU SPC58NN作為系統(tǒng)主控芯片，使用一顆芯片即可完成功率控制、整車通信、功能安全、AUTOSAR和信息安全等功能。該方案的系統(tǒng)框圖如下所示，使用SPC58NN的一個(gè)核實(shí)現(xiàn)功率控制，另一個(gè)核配置成鎖步模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能安全診斷，CAN-FD通信等任務(wù)。功率拓?fù)洳捎肞SFB，開關(guān)頻率100kHz，額定輸入電壓為360V，額定輸出電壓為14V,額定輸出功率為2.5kW。
▲ 系統(tǒng)框圖
該DCDC方案的功能安全支持ASIL-C/D?；A(chǔ)供電芯片（SBC）L9396為系統(tǒng)供電并帶有供電診斷和Watchdog監(jiān)控功能。當(dāng)供電異常時(shí)，L9396可以提供硬線PIN，通過冗余的安全路徑，使系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了電流反灌保護(hù)功能，當(dāng)電路發(fā)生電流反灌時(shí)，輸出側(cè)的背靠背安全管可以快速切斷通路。采用STPM801作為安全管的驅(qū)動，可以實(shí)時(shí)檢測安全管漏-源電壓實(shí)現(xiàn)反灌電流的診斷，并可快速關(guān)斷安全管驅(qū)動，整個(gè)響應(yīng)時(shí)間小于2us。
該DCDC配合SiC MOSFET，結(jié)合SPC58NN優(yōu)化死區(qū)時(shí)間以拓寬軟開關(guān)范圍和副邊同步整流控制，使系統(tǒng)在額定滿載工作點(diǎn)并且?guī)в邪踩艿男士蛇_(dá)94%，不帶安全管的效率可達(dá)96.5%。
▲ 效率和熱數(shù)據(jù)
為縮短客戶開發(fā)的時(shí)間周期，ST可以提供系統(tǒng)級的技術(shù)支持，如架構(gòu)/需求分析，DEMO評估板，GUI工具，原理圖/PCB，軟件算法庫，功能安全相關(guān)文檔和測試報(bào)告等。
▲樣機(jī)圖
▲評估GUI
MCU SPC58NN特點(diǎn)及優(yōu)勢
ASIL-D compliant ISO26262，AEC-Q100
3*200MHz e200z4 core, 兩個(gè)核帶鎖步，高運(yùn)算能力，支持FPU
增強(qiáng)型PWM外設(shè)GTMV344，200MHz時(shí)鐘，支持電力電子控制常用的發(fā)波方式，如中心對稱，移相，變頻，多通道同步等
12bit SARADC*5,10bit SARADC*2轉(zhuǎn)換單元，支持ADC單元并行轉(zhuǎn)換，以應(yīng)對電力電子控制的高實(shí)時(shí)性要求
通信接口支持,如CANFD, LIN FlexD,DSPI,以太網(wǎng)等
支持AUTOSAR V4.2, 6M flash
HSM 支持Evita-medium
SiC SCTH35N65G2V特點(diǎn)及優(yōu)勢
超快速，可靠的體二極管
較低的輸入輸出電容，易驅(qū)動，優(yōu)秀的開關(guān)性能
基礎(chǔ)供電芯片L9396特點(diǎn)及優(yōu)勢
支持ISO26262 ASIL-D系統(tǒng)開發(fā)
多路供電輸出，0.8V-5V可配，最大支持1A輸出
支持冷啟動
雙看門狗機(jī)制，Q&A
所有的供電帶UV/OV診斷
電流檢測運(yùn)放 TSC201X特點(diǎn)及優(yōu)勢
寬共模電壓，-20-70V
低失調(diào)電壓，+/-200uV max
不同增益可選，20,60,100V/V
超低靜態(tài)電流，20uA
熱插拔驅(qū)動芯片STPM801特點(diǎn)及優(yōu)勢
支持ASIL-D系統(tǒng)開發(fā)
集成兩路驅(qū)動用于背靠背安全管驅(qū)動
ORING 電流反灌保護(hù)，快速關(guān)斷安全管的時(shí)間<2us
集成對系統(tǒng)過流，過壓的診斷和保護(hù)功能，不需外圍電路