基于ST STPM801的 12v 新能源汽车车载DCDC解决方案

[注：转自ST 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。

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%。

 

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。

 

 

 

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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