大聯(lián)大友尚推出基于ST的汽車充電器方案

2023年4月20日，致力于亞太地區(qū)市場(chǎng)的領(lǐng)先半導(dǎo)體元器件分銷商---大聯(lián)大控股宣布，其旗下友尚集團(tuán)推出與意法半導(dǎo)體（ST）共同開發(fā)的基于STELLAR-E1系列SR5E1芯片的22KW OBC結(jié)合3KW DC/DC直流輸出汽車充電器方案。

圖示1-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的22KW OBC結(jié)合3KW DC/DC汽車充電器方案的展示板圖

隨著節(jié)能環(huán)保意識(shí)的逐漸提高以及碳中和目標(biāo)的不斷推進(jìn)，全球汽車產(chǎn)業(yè)正加速邁入電氣化時(shí)代。然而近幾年雖然電動(dòng)汽車的出貨量逐年提高，但其續(xù)航能力和充電成本始終飽受爭(zhēng)議。為了解決這些問題，新一代的電動(dòng)車解決方案不僅需要實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航能力和更快的充電速度，還要盡可能減輕車輛的重量，以滿足消費(fèi)者的基本出行需求。在這種情況下，為滿足可對(duì)高壓電池的充電需求，第三代半導(dǎo)體碳化硅（SiC）與氮化鎵(GaN)功率器件被應(yīng)用于汽車系統(tǒng)中，用來提高車載充電機(jī)（OBC）和各種DC/DC轉(zhuǎn)換器的能效和可靠性要求。然而在車載電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于高精度的控制運(yùn)算與車用安全的要求，普通車規(guī)級(jí)MCU已無法滿足更高算力與更高級(jí)別的安全功能，也無法支撐氮化鎵(GaN)功率晶體管更高的開關(guān)頻率，傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)上需要一個(gè)DSP芯片和額外的車用安全芯片來專門處理控制回路和安全性能要求，這無疑增加了系統(tǒng)復(fù)雜性與難度。為簡(jiǎn)化這一挑戰(zhàn)，大聯(lián)大友尚基于ST STELLAR-E1的SR5E1芯片推出了22KW OBC結(jié)合3KW DC/DC汽車充電器方案，該方案有助于降低電動(dòng)汽車成本，同時(shí)加快充電速度，提升車用安全性，延長(zhǎng)續(xù)航里程。 

圖示2-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的22KW OBC結(jié)合3KW DC/DC汽車充電器方案的場(chǎng)景應(yīng)用圖

SR5E1是ST旗下STELLAR-E1系列電動(dòng)汽車MCU中的一款高性能產(chǎn)品，是一顆符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)ISO26262 ASIL-D級(jí)別，且具有300MHz算力的雙核MCU，其實(shí)現(xiàn)了在同一顆芯片上執(zhí)行高速控制回路處理和通用控制運(yùn)算，通過利用片上集成的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、高精度脈寬調(diào)制（PWM）控制器和快速動(dòng)作保護(hù)電路等特性，做到只需一個(gè)MCU就能控制整個(gè)功率模塊與滿足車規(guī)安全需求，這極大程度簡(jiǎn)化了車載充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，精簡(jiǎn)了物料清單，有利于推進(jìn)車載充電系統(tǒng)向基于第三代半導(dǎo)體的高效解決方案過渡，極大滿足了高壓電池的充電規(guī)格，從而實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)的行駛里程和更快的充電速度。

與此同時(shí)，STELLAR-E系列MCU還賦予了電動(dòng)汽車軟件升級(jí)能力，其支持先進(jìn)的汽車功能性安全標(biāo)準(zhǔn)（ISO 26262 ASIL-D）和數(shù)據(jù)安全功能（HSM），滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件互操作性（Autosar 4.3.x），并且內(nèi)置高效、安全的空中（OTA）重新編程，可以持續(xù)優(yōu)化性能和升級(jí)車輛功能。 

圖示3-大聯(lián)大友尚基于ST產(chǎn)品的22KW OBC結(jié)合3KW DC/DC汽車充電器方案的方塊圖

通過STELLAR-E1 MCU出色的能力，本方案能夠確保功率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)快速、高精度即時(shí)控制，最大限度地發(fā)揮SiC和GaN第三代半導(dǎo)體功率器件的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足電動(dòng)汽車充電的高效率和可靠性，使車企能夠改進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高汽車的行駛里程、性能和能效。

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

?   電動(dòng)汽車的要求包括強(qiáng)大的硬件設(shè)備，以確保高效的功率轉(zhuǎn)換和性能，并具有卓越的安全性和可靠性。

?   可接收定期無線軟件更新的能力是功能增強(qiáng)的核心，并保證在整個(gè)車輛生命周期內(nèi)進(jìn)行關(guān)鍵的安全和更新。

?   通過增強(qiáng)航程和性能以及最新的安全更新來改善用戶體驗(yàn)。

?   通過卓越的汽車部件，將先進(jìn)的數(shù)字化與效率和創(chuàng)新相結(jié)合，持久助力電動(dòng)汽車發(fā)展。

方案規(guī)格：

?   CRM控制單相/三相的無橋圖騰柱PFC：

?  輸入：304Vac-456Vac；

?  輸出：450Vdc-900Vdc；

?   22KW OBC：

?  輸入：450Vdc-900Vdc；

?  輸出：36A Idc Max；

?   3KW DC/DC：

?  輸入：800Vdc /3.75A Idc；

?  輸出：14Vdc / 215A Idc。