ST
在当今汽车电气化的演进过程中,车载充电器 (OBC) 始终扮演着重要的角色——从车外交流取电,转换为直流电向车内主电池包充电,执行整车充电指令,完成充电过程。在新能源汽车中,一般会存在两个不同电压等级的电池:高压电池用于驱动电机,低压电池用于车内小型电子设备供电。直流-直流转换器(DC/DC)从高压动力电池包取电,转换成低压直流电,进而为车内的不同负载进行电力输送。
▲图1. 典型OBC-DCDC系统框图
意法半导体新能源汽车创新中心针对大功率OBC-DCDC应用,以及终端客户对更快速的充电需求等,提出了系统解决方案。方案主要由40nm工艺,32-bit Arm®架构的车规级多核微处理器Stellar-E1,电源管理/系统基础芯片SPSA068/L9396,单通道栅极隔离驱动器STGAP2SICS,以及第三代功率半导体1200V SiC功率器件SCT015W120G3-4AG,SCT070W120G3-4AG组成。该方案为客户提供了完整配套的产品,满足客户大功率OBC-DC/DC的应用需求。
▲图2. 意法半导体22kW OBC-DC/DC的系统解决方案框图
▲图3. 意法半导体22kW OBC-DC/DC系统方案对应实物图
在架构层面,系统方案通过2颗Stellar-E1微控制器分别实现了PFC+LLC的环路控制,以及低压侧DC-DC的环路控制和整车通讯、功能安全等功能。SCTW015(070)N120G3-4AG则分别是PFC+LLC级和PSFB(移相全桥)级的SiC功率器件。STGAP2SICS对SiC功率管进行驱动,SPSA068/L9396负责为微控制器所需要的外设I/O接口、内核等不同电源轨供电。
在此之中,意法半导体重点推出了极具创新与技术价值的基于Arm®架构300Mhz主频微控制器Stellar-E1。
▲图4. Stellar E1内部资源
Stellar E-1相关资源介绍
✦ 内核资源- 2*300Mhz Coretex-M7 Arm® 核心,可配成1个lockstep核或两个独立核进行使用;
✦ 电源专用高精度发波外设- HR-Timers, 模拟比较器等;
✦ 通讯接口资源- 4路SPI, 4路CAN FD, 3路LIN, 2路I2S, 2路I2C;
✦ 存储资源- 384kB RAM, 2MB FLASH, 64KB data FLASH, 支持CAN-FD和硬件OTA(A/B swap);
✦ 内置150Mhz硬件加密模块(HSM);
✦ 丰富的A/D转换资源- 8个独立的DAC内部采样模块, 2个独立的DAC外部采样模块,2个独立的16bit ΣΔ ADC模块及相关通用ADC/ Timers等;
✦ 系统相关资源-中断, 锁相环, CRC校验等。
Stellar-E系列MCU多种针对OBC-DCDC的专属设计,使其对客户系统具有相当优势。在性能、成本及安全(功能安全 & 信息安全)等方面均有亮点:
系统方案的测试表现
系统板级测试及性能表现实况---
✦ 三相PFC效率测试条件和表现
➤ 峰值效率-98.63%➤ 输入电压-380VAC(L-L)
▲图5. 三相PFC效率测试表现
✦ 系统热应力表现
➤ SiC水冷室温25℃,水温21℃➤ 输入电压-380VAC(L-L)
▲图6. 系统热应力表现
▲左:图7. 800V, 16A 三相PFC SiC热成像
▲右:图8. 800V, 16A 3相PFC 主电感热成像
✦ 三相PFC满载测试表现
➤ 输入电压380VAC(L-L), 32A RMS➤ 输出电压800VDC, 25A, 20KW➤ 相电流ITHD: 3%➤ SiC水冷室温25℃, 水温21℃
▲图9. 800V, 20KW 相电流THD测量
系统基础芯片SBC---L9396
L9396的主要内部资源及特性功能如下:
✦ AEC-Q100车规认证,支持环境温度范围-40℃~135℃
✦ 完全符合ISO26262标准,支持客户系统功能安全ASIL-D等级
✦ 内部集成开关、线性电源:
➤ 升压控制器,9V,300mA
➤ 降压控制器,6.5V/7.2V,1A,开关频率465kHz
➤ 线性稳压器,微控制器I/O端口和ADC供电,5V/250mA能力
➤ 线性稳压器,微控制器I/O端口供电,3.3V/5V可配,100mA能力
➤ 可通过外部FET配置线性(最大750mA)/降压(最大1A)模式的稳压器,输出范围0.8~5V,用于微控制器内核供电
✦ 优化EMC,支持展频功能
✦ SPI通讯功能、可配3.3/5V I/O电平等级,可配置问答式看门狗&窗口式看门狗
✦ 可配故障安全(fail safe)功能
✦ 内置10bit ADC,分立模拟输入引脚用于外部通用测量
✦ 过/欠压&温度监控,热关断功能
✦ TQFP64EP (10x10x1mm) 封装
▲图10. L9396内部功能模块
意法半导体Gen 2 & 3 SiC功率半导体产品家族为OBC-DCDC应用提供多样选择
意法半导体拥有的第二代、第三代碳化硅功率半导体产品系列,可以全方位覆盖不同击穿电压等级,并具备多种不同导通电阻值、封装及栅-源电压等级,用来满足客户OBC-DCDC不同的功率需求。
▲图11. 意法半导体第二、三代SiC功率半导体广泛覆盖
您可以登陆意法半导体官方网站---www.st.com了解更多产品及系统解决方案等相关信息,同时欢迎联系当地的ST销售办事处和分销商,获取有关产品定价和样品信息。
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✦ 超高集成度支持汽车厂商设计下一代电驱系统和OTA更新域控系统
✦ 率先支持新的高速车载通信协议
✦ Stellar 系列首款可被量产验证的MCU,用以支持汽车行业向软件定义汽车转型
意法半导体全新推出Stellar P 系列车规MCU,瞄准即将到来的汽车电驱化趋势和下一代电动汽车的OTA (Over-the-Air)无线更新域控系统。该技术可以帮助新的汽车平台更好地处理和应对不断增长的数据流,使汽车性能始终保持最佳状态,满足下一代电动汽车海量数据处理的需求。这也是业界首款可以让车企实现在2024年车型上集成新的CAN-XL 车载通信标准的MCU。
加速汽车平台向软件定义汽车转型
汽车制造商的下一代汽车平台正在向软件定义汽车转型,以便解决下一代汽车新型功能(电动化、先进安全、辅助驾驶、自动驾驶)的复杂性和性能问题。这一转型需要对汽车平台架构进行自上而下的改变。重大变化包括从管理一个小型子系统的多个电控单元(ECU)向集成多种功能的域或区控制器的转变。这些域控制器还必须解决整车上不同系统的软件整合问题。类似Stellar这样的新一代车规MCU在保证汽车的安全和性能同时,可实现更高的处理性能,集成重要的功能。在完全由电子系统驱动的软件定义汽车中,Stellar可以让所有系统都完全同步操作,安全地实现OTA无线升级软件,简化汽车保养维修,持续改善性能。
意法半导体汽车和分立器件产品部副总裁,战略业务拓展、汽车处理器与射频产品总经理 Luca Rodeschini 表示:“Stellar P6汽车MCU的实时性和能效都很出色,它整合了先进的电机控制域和能源管理域与执行功能,确保传统的燃油车及电动汽车都能够平稳过渡到软件定义汽车的新电驱架构模式。随着汽车行业开始为2024年车型开发新的汽车平台,ST已准备用MCU支持平台开发,并简化从开发到投产的转化过程。”
意法半导体Stellar车规MCU产品家族
意法半导体的 Stellar车规MCU产品家族旨在帮助汽车厂商和一级供应商向软件定义汽车转型。Stellar产品现已有多个系列:
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Stellar E系列确保功率转换应用实现快速的实时控制和系统小型化,在电动汽车车载充电、DC-DC转换器和电驱逆变器等应用中最大限度地发挥SiC和GaN功率技术的优势。
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Stellar G系列MCU主要用于汽车域控制架构的车身域,安全地管理数据,实时安全的整合功能。该系列能实现出色的软件无线更新和低功耗模式,通过广泛的车载通信协议收发数据。
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新上市的Stellar P系列车规MCU整合了先进的执行控制能力与强大的功能性。Stellar P产品面向新的电动汽车电驱技术趋势和汽车域控制架构,可以实现出色的实时性能和能源管理效果。
Stellar P6技术细节
Stellar P6由意法半导体自营晶圆厂制造,采用高能效28nm FD-SOI技术,内嵌容量高达20 MB的相变(非易失性)存储器(PCM)。按照严格的汽车高温工作环境、抗辐射和数据保存要求开发测试,意法半导体的PCM具有闪存没有的单比特覆写功能,使得访存速度更快。此外,不停机无线更新是利用了一种改变游戏规则的创新机制,在新更新软件有效前,该方法通过为新下载的软件映像动态分配内存空间,达到节省内存空间的目的。在下载过程中,内存的其余部分继续实时执行正在运行的应用程序。
意法半导体的Stellar P6 MCU内置多达六颗Arm® Cortex® R52处理器内核,其中有些是双核锁步运行,有些是分核执行任务,为应用提供失效保护冗余机制。这些机制使新产品能够为下一代汽车驱动系统、电动化解决方案和域控制系统带来高性能、实时确定性和升级功能。Stellar P6使用Cortex-R52的特色功能和防火墙来解决硬件虚拟化问题(sandboxing),按需访问资源,这简化了在同一芯片上的开发和集成多源软件的工作,同时确保应用的安全隔离和性能。
该架构的各个层级上都实现了先进的安全措施,确保ISO 26262 ASIL-D功能得到高效实现。此外,FD-SOI技术本身具有准抗辐射功能,并针对系统不可用问题提供了卓越的防护措施,同时确保芯片符合最严格的安全标准。
片上集成的快速硬件信息安全模块(HSM)增加了双核锁步加密引擎,支持ASIL D功能安全等级的信息安全功能,并可以实现增强的EVITA完整安全功能。新产品还提供高速安全加密服务和安全网络身份验证,以进一步保护厂商的固件和终端用户的数据。
本地支持
Stellar P6可以适用于整车电气化方向的应用。在流行的插电式混动和增程式混动的应用场景中,双电机的控制是基本的需求。而对Stellar P6的多内核资源合理的分配可以实现双电机的控制,包含功能安全、信息安全、高速以太网、CAN-XL、AUTOSAR、多簇域间通讯等功能。高主频适用于SiC MOSFET的应用,开关频率高达25kHz。丰富的外设资源,可以实现双电机带功能安全的数字式旋转变压器软件解码功能。同样在纯电动动力域的应用场景下,可以实现整车控制、电池管理、主驱逆变器、DCDC、车载充电器的动力域大集成。分配不同核心对应不同应用的控制,可以实现动力域系统的电集成。
意法半导体新能源汽车能力中心已经启动动力域系统解决方案的开发来支持客户的不同应用场景,无论是动力域系统任何类型的组合都可以通过对Stellar P6的资源进行合理的分配来实现集成的需求。
适用于2024年车型的Stellar P6样片现已上市。询价和申请样片,请联系当地的意法半导体销售办事处。
来源:意法半导体中国
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本文来源友尚
STDES-3KWTLCP参考设计针对5G通信应用的3 kW/53.5V AC-DC转换器电源,使用完整的ST数字电源解决方案。
电路设计包括前端无桥图腾柱PFC和后端LLC全桥架构。前级图腾柱PFC提供功率因数校正(PFC)和谐波失真(THD)抑制,后记全桥LLC转换器提供安全隔离和稳定的输出电压。
该参考设计为高效率紧凑型解决方案,在230 VAC输入时,测量峰值效率为96.3%,低THD失真(满载时小于5%THD)并减少了材料成本。
外形尺寸为105 mm x 281 mm x 41 mm,功率密度高达40 W/in³。
该电源由两个功率级组成:一个由STM32G474RBT6 MCU 控制的无桥图腾极PFC, 以及次级 由另一个 STM32G474RBT6 MCU 控制的全桥LLC+同步整流(SR)。
STDES-3KWTLCP还可以帮助用户使用ST最新的功率器件:第三代半导体SIC MOSFET、高压MDmesh MOSFET、超结MOSFET、隔离MOS 驱动器和VIPer系列辅助电源。
使用STM32G474RBT6 MCU 控制的前级无桥图腾柱PFC 实现原理如下图
图腾柱PFC的架构模型如下图,四颗MOS在MCU的控制下,交替导通,实现功率因数校正的目的,其中左侧两颗,必须使用第三代宽禁带半导体,如SIC,GNA,本案例中使用的是ST第二代SIC SCTW35N65G2V。
使用STM32G474RBT6 MCU 控制的LLC + SR 实现原理如下图:
全桥LLC 的架构模型如下图,初级侧四颗高压MOS 使用ST低损耗的M6系列超结MOSFET ---STW70N65DM6 ,次级侧四颗低压MOS使用 STL130N8F7, SMD 5*6mm封装,导通阻抗3mR.
后级LLC转换部分,各主要功率器件的分布如下,结构非常紧凑:
12--高压MOS STW70N65DM6
13--谐振电感
14--谐振电容
15--主变压器
16--次级同步整流低压MOS
17--输出电容
18--MCU控制小板
核心技术优势
- 采用ST SIC MOS(宽禁带第三代半导体), 高温低阻,低开关损耗,低体二极管反向恢复电荷。
- 主控MCU芯片STM32G474,全数字设计电源控制
- 功率密度达: 40 W/in³
- 满负载时高功率因数&总谐波失真 THD < 5%
- 峰值浪涌电流<30A
方案规格
- 输入电压:90~264V
- 输入电压频率:47~63HZ
- 输出电压:53.5V
- 输出功率:3000W
- 功率因数>0.98 @满负载
- 峰值效率 96.3%
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2016年,为更好地服务意法半导体微控制器中国用户,我们搭建了stmcu.com.cn网站平台。经过5年多的运营,网站为蝶粉用户提供了越来越多的功能,蝶粉用户不仅可通过网站了解意法半导体微控制器的最新产品信息、培训活动等,还可以获得相关生态设计资源。
为给予广大蝶粉用户更贴心的服务和更友好的浏览体验,STMCU官网4.2版现已正式上线!
现在,你可以通过点击访问 官网链接(www.stmcu.com.cn) ,进入STMCU升级页面一睹为快。
01、“搜索”功能更强劲
新网站重新配置了强劲的搜索功能,支持全文搜索,搜索结果不折叠。
02、“产品”分类更清晰
意法半导体微控制器除了8位MCU经典系列和市场占有率极高的基于 Arm Cortex-M 内核的32位STM32产品大类,2019年又推出了基于Cortex-A7内核的MPU系列STM32MP1。新版网站新增 STM32 MPU 板块,让产品三大产品类别“显而易见”。
03、“垂直应用”新板块
此次新官网的升级改版,”垂直应用“是新网站的重大更新。
在「垂直应用」栏目的细分项中,现已推出:功能安全、云连接、电机控制、人工智能(AI)、数字电源、无线连接、GUI(人机界面)和信息安全8大细分应用,用户可从相应页面中获得更全面丰富的垂直应用知识及开发技巧。
为保证「垂直应用」中每一细分应用知识的连续性,每一个「垂直应用」页面的左侧均配有相应的导航电梯,一目了然地为用户呈现所有相关文章。
04、“设计资源”更优化
此次新官网的升级改版,着重对「设计资源」板块丰富优化。
「设计资源」板块的资源非常丰富,通过芯片文档、固件与软件、评估开发板、硬件开发工具、中文译文(资料)、实战经验、培训课件共7个维度。目前英文文档约1000份,软件包超过400份;中文译文约170份,包含常用的RM(参考手册)、AN(应用笔记)。实战经验累计超过260份,均来源于原厂工程师在日常客户支持工作中的经验总结,兼具"实战性,实用性"。培训课件与视频已超过300份,包含产品培训和应用专题培训(USB、以太网、电机、音频、GUI、操作系统、云连接等),其中视频累计时长超过1700分钟!
「设计资源」板块可帮助用户快速、便捷地了解意法半导体微控制器的所有可用设计开发资源,这也是STM32大生态最全面的呈现。
此次官网升级改版,还新增可预览PDF,文档可评论、点赞、收藏等功能,不仅基于旧官网的重要板块做了调整及优化,同时更完善且丰富了从产品技术支持出发的多个功能,切实从用户需求出发,呈现一个可获得更便捷的浏览体验、更全面的信息展示的新官网。
新官网更多优化细节及功能等你来体验,请访问官网链接(www.stmcu.com.cn)。
来源:STM32
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来源:ST MCU 信息交流微信公众号
基于PC端的ST MCU FINDER 即ST MCU选型工具正式推出了。其实基于手机端的ST MCU FINDER早已面世,相比之下,或许基于PC端的更实用、更方便。
ST MCU FINDER工具在ST MCU的整个开发生态系统里,跟STM32CubeMx及HAL库一样,无异于又是一个惊人之作!给准备学习和使用ST MCU的人带来极大的便利!
ST MCU FINDER被笼统的称之为选型工具,其实它远非只是一个查看芯片参数的选型手册!它是ST MCU芯片技术资料的大集成,也是ST MCU应用分享交流的大入口!
这里对该工具的获取和使用做个简单介绍,其操作也非常简单。
首先,前往 www.st.com/stmcufinder 下载压缩包解压安装。
运行ST MCU FINDER后出现如下类似界面:
该工具包括STM8和STM32两大板块的选型。
整个界面大致可分四大块,左边是选型筛选区,选择内核、芯片系列等;右下方是经过筛选后选出来的具体芯片型号及基本芯片参数,如主频、IO脚、FLASH容量、RAM容量等;当在右下方进一步选择具体的芯片型号时,右上方就显示与该芯片相关联的内容,具体什么内容就由中间的那排按钮决定。这里特别讲讲那排按钮,那排按钮是如下六项:
Feature: 显示所选芯片最基本的特性参数。
Block Diagram: 以方框图的形式直观展示芯片的特性参数及外设构成。
Data sheet: 显示所选芯片完整的数据手册。
Docs&Resources: 显示跟所选芯片相关的各类技术文档汇总。比方参考手册、编程手册、勘误手册、应用笔记等,而且保持实时更新。哇!太好了,以前有时是不是为找这些东西大费周折呢。尤其ST MCU的芯片料号众多,技术资料丰富,更新又快,网上资料可谓满天飞,这就衍生出一个弊端,往往资料更新不与官方同步!如果使用这个工具查找资料就非常方便,不用担心这个版本一致性问题。
BUY:跟所选芯片开发相关的开发设计资料及与样品、采购有关的信息。跟上面的DOCS&Resources相比,它侧重于开发设计资料的链接信息。
STM32CubeMx: 如果你电脑你里安装好了STM32CUBEMX工具,点击它就可以直接对当前所选芯片进行配置设计,着手软件开发了。
看到这里,不知看官对这个工具有非常方便和实用的感觉!
另外,ST MCU FINDER运行界面的右上角还有几个图标,都可以点击使用。
第一个图标:几乎是国际通用图标,表示配置的意思。
第二个图标:STMCU 10供货保障图标。
第三个图标:FACEBOOK链接图标,可以点击进入。
第四个图标:twitter链接图标。
第五个图标:youtube视频链接图标。
第六个图标:ST MCU开发社区英文站点链接。
总的来讲,该工具的操作很简单,使用方便且实用。自己下载个来玩吧,祝君好运!