S32K39

目前电动汽车市场发展迅猛,对提高电动汽车性能的需求也随之增加了。设计人员和汽车制造商需要加快产品上市速度,同时优先考虑如何提高效率和终端用户体验。另外,还要寻找合适的解决方案,开发包括电动汽车牵引逆变器在内的广泛应用,而这无疑是一个挑战。恩智浦S32K39 MCU是我们S32K系列的新成员,将提供优势解上述燃眉之急。

为什么S32K39 MCU适用于电气化

为了保证电动汽车的高性能,需要考虑很多因素,包括电池管理、高效电机驱动、快速充电和整个电网的负载平衡等。恩智浦广泛的电气化解决方案一直在整个生态系统中提供高效的控制,即将推出的S32K39也不例外。

S32K39 MCU系列专为满足电动汽车牵引逆变器控制需求而创建。它具有多个令人印象深刻的优势,包括强大的性能、广泛的集成、可靠的联网功能、高级信息安全和功能安全功能。因此,它能够精准地控制牵引逆变器,而牵引逆变器在电动汽车的正常运行、电池的性能以及驾驶体验方面又发挥着至关重要的作用。

该系列MCU具有广泛适用性,也可用于牵引逆变器控制之外的各种电动汽车应用,包括电池管理(BMS)、车载充电(OBC)和DC/DC转换。它们的信息安全和功能安全能力超越了传统的汽车MCU,而且还支持硬件隔离、时间敏感网络(TSN)和高级加密等技术,与区域汽车电子电气架构软件定义汽车兼容。

S32K39与众不同的特性

S32K39 MCU是高性能S32K系列的一员。S32K39 MCU具有与众不同的特性,可处理两个牵引逆变器。它们搭载了4个锁步对排列的320MHz Arm Cortex-M7内核、两个可分锁步内核、两个电机控制协处理器和一个数字信号处理器(DSP)。它们能够支持两个200kHz的控制回路,这两个回路与IGBT以及SiC和GaN电源开关搭配工作,以提高能效并实现更高的开关频率。这有助于减少电机的尺寸、重量和成本,并扩大驱动范围。此外,它们有高达6MB的内置闪存和800KB的SRAM。该MCU具有经过ISO/SAE 21434认证的网络安全,开发流程符合ISO 26262功能安全流程标准。

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S32K39内置了硬件安全引擎(HSE),使用公钥基础架构(PKI)和密钥管理实现可信启动、安全服务和安全无线(OTA)远程升级。另外,它还有两个电机控制协处理器和NanoEdge™高分辨率脉宽调制(PWM),可实现更高的性能和精准控制。对于旋转变压器励磁,它们的多通道模拟配有SAR和∑-ΔA/D转换器,以及比较器和正弦波发生器。S32K39集成了模拟功能,还支持安全软件解析器,无需分立组件和解析器到数字转换器等外部组件,可节省成本。

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S32K39框图

想在开发电动汽车牵引逆变器应用方面获得领先优势,请来了解S32K39的重要特性>>

S32K39 MCU在电动汽车中的应用

S32K39 MCU既支持传统的绝缘栅极双极性晶体管(IGBT),也支持新推出的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术。它们可以独立运行,能够管理两个驱动转换器。此外,它们还可以通过TSN作为远程智能执行器来驱动3个或4个电机。如果与恩智浦S32E实时处理器结合使用,它们可以作为电动汽车推进域的控制中心,控制两个额外的推进逆变器。这种功能支持汽车制造商通过4个电机来提高车辆性能和操控性。

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双牵引逆变器控制底座演示

当与恩智浦FS26安全系统基础芯片(SBC)和恩智浦GD3162高压隔离栅极驱动器结合使用时,S32K39 MCU可作为ASIL D应用的双牵引转换器解决方案。FS26 SBC为系统供电并确保隔离式安全监测,而GD3162栅极驱动器则提供可调动态栅极强度以适应不同的驱动情况和PWM死区时间强制执行,从而减少开关损耗并提高效率。此外,还有响应迅速的错误保护机制。

系统供货情况

主要客户现在可以使用工程样片、评估板以及一系列全面的软件支持与工具。可与S32K39 MCU配套工作,S32K39 MCU可与恩智浦FS26 SBC及高级高压隔离栅极驱动器GD3162结合使用,为安全的逆变器控制系统提供可调节动态栅极强度控制。对于牵引逆变器开发,二者均支持最高级别的功能安全等级(ASIL D)。该产品计划于2024年初发布并量产。

本文作者

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Nicola Concer是恩智浦汽车RT控制器产品经理,专注于电气化和区域电子电气架构市场。此前7年,他担任恩智浦以太网交换机产品经理。Nicola拥有博洛尼亚大学的计算机科学博士学位,博洛尼亚大学与意法半导体和纽约哥伦比亚大学合作。

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Allan McAuslin是负责恩智浦汽车视觉和自动驾驶处理器解决方案的产品管理。过去8年,Allan一直致力于开发ADAS的处理器解决方案,支持前置摄像头、环绕视图和传感器数据融合等应用。他与合作伙伴、一级汽车制造商密切合作,探索行业发展趋势并创建处理器解决方案,帮助客户加快高度自动化汽车技术的部署。

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David在电子和半导体企业的产品工程、项目管理和产品营销方面担任过多个职位。近十年来,他担任恩智浦产品线经理,负责为恩智浦开发功能安全系统基础芯片。他在汽车市场上经验包括动力系统电气化以及自动驾驶市场,重点研究电源管理和功能安全。David拥有物理工程、半导体物理和商业管理硕士学位。

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Namrata Pandya在恩智浦担任高压栅极驱动器产品营销经理。在过去15年里,Namrata曾在安森美半导体(ON Semiconductor)和美国微芯科技公司(Microchip Technology)工作,管理着价值超过6000万美元的半导体产品组合的业务开发和产品线。她负责推动16个产品系列从概念到上市的整个过程。Namrata拥有圣何塞州立大学电气工程硕士学位。

来源:NXP客栈

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  • 集性能、集成、网络、信息安全和功能安全于一体,满足电动汽车牵引逆变器控制新需求

  • 在新一代区域汽车架构中,通过时间敏感网络(TSN)以太网支持边缘智能驱动应用

  • 搭载ASIL D解码软件和模拟外设集成,以降低系统成本

恩智浦半导体(NXP Semiconductors N.V.,纳斯达克股票代码:NXPI)宣布推出全新S32K39系列汽车微控制器(MCU),该系列MCU针对电动汽车(EV)控制应用进行了优化。新一代S32K39 MCU的高速、高分辨率控制可提高能效,在延长行驶里程的同时,提供更顺畅的电动汽车驾驶体验,满足未来电气化需求。S32K39 MCU的网络、信息安全和功能安全超越传统汽车MCU,可满足区域汽车E/E架构和软件定义汽车需求。借助新的MCU,恩智浦的电池管理系统(BMS)和电动汽车功能逆变器能够提供适用于下一代电动汽车的端到端解决方案。

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S32K39高性能MCU为实现牵引逆变器的智能、高精度控制而进行了优化,可将电动汽车电池的直流电转换为交流电,驱动现代化牵引电机。该系列MCU既支持传统的绝缘栅极双极性晶体管(IGBT),也支持新推出的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术。S32K39高性能MCU通过双200 kHz控制环路提高能效,逆变器体积更小、更轻、更高效,行驶里程更长。该系列可控制六相电机,提高功率密度和容错性,保持长期高可靠性。此外,该系列搭载安全ASIL D软解码以及集成正弦波生成器与Σ-ΔADC,消除了对外部组件的需要,从而降低系统成本。与恩智浦S32E实时处理器结合使用时,S32K39还允许灵活地控制多达4个牵引逆变器,并且能够为采用该配置的4轮驱动电动汽车实施高级牵引功能。

S32K39系列采用多功能架构,因此除了适用于牵引逆变器控制,也适合许多其他电动汽车应用,包括电池管理(BMS)、车载充电(OBC)和DC/DC转换。此外,还支持硬件隔离、时间敏感网络和高级加密,已为支持软件定义汽车和区域架构做好充分准备。

恩智浦半导体汽车控制和电气化部门总监Allan Mcauslin表示:“S32K39 MCU集多种先进技术于一体,为汽车厂商提供巨大的灵活性和可扩展性,加速电动汽车开发及电气化新技术部署。凭借解决方案互补的全面产品组合,恩智浦引领行业发展趋势,为客户提供更好的电动汽车驾驶体验,同时加速推进电动汽车革命。”

关于S32K39

  • S32K系列中性能最出众的产品,搭载4个工作频率为320 MHzArm® Cortex®-M7内核,配置为一个锁步核和两个分立核

  • 高达6 MB闪存和800 KB SRAM

  • 两个电机控制协处理器和NanoEdge™高分辨率脉宽调制(PWM),实现更高性能和精度控制

  • 安全ASIL D软件分解器消除对外部组件的需要并降低成本

  • 集成的DSP提供灵活的数字滤波和机器学习(ML)算法

  • 多通道SARΣ-Δ A/D转换器、比较器和用于解码器激励的正弦波生成器

  • 6CAN FD接口、TSN以太网和多个高级可编程I/O

  • 通过使用公钥基础架构(PKI)和密钥管理,硬件安全引擎(HSE)实现可信启动、安全服务、安全无线远程升级(OTA

  • 还提供S32K37版本(不带双电机控制处理器)

  • 通过获得认证的ISO/SAE 21434网络安全和ISO 26262功能安全流程开发

  • 提供两种封装:176LPQFP-EP289MAPBGA

系统解决方案供货情况

目前,为主要客户提供工程样片、评估板和综合性软件支持与工具。S32K39 MCU可与恩智浦FS26安全系统基础芯片(SBC)和具备可调节动态栅极强度控制的先进高压隔离栅极驱动器GD3162结合使用,实现安全的逆变器控制系统。对于牵引逆变器开发,二者均支持最高级别的功能安全等级(ASIL D)。计划于2023年第4季度正式投入量产。

关于恩智浦电气化解决方案

恩智浦电气化解决方案采用可靠的开放式架构,可实现从电气化结点到云端的更安全的双向通信。我们的集成嵌入式技术让产品设计人员和服务提供商有信心构建满足最高功能安全和信息安全标准的系统;恩智浦还提供深度见解,助力提高产品整个生命周期的性能。恩智浦电气化解决方案的控制功能不局限于系统某个部分,而是覆盖整个生态系统,包括电池管理、高效电机驱动、快速充电及全车电气负载均衡。

有关更多信息,请访问nxp.com.cn/S32K39

关于恩智浦半导体

恩智浦半导体(纳斯达克代码:NXPI)致力于通过创新为人们更智慧、安全和可持续的生活保驾护航。作为全球领先的嵌入式应用安全连接解决方案提供商,恩智浦不断寻求汽车、工业物联网、移动设备和通信基础设施市场的突破。恩智浦拥有超过60年的专业技术及经验,在全球30多个国家设有业务机构,员工达31,000人,2021年全年营业收入110.6亿美元。更多信息,请访问https://www.nxp.com/

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