大聯(lián)大世平發(fā)布旗芯微為核心的新能源車(chē)e-Compressor方案

2024年10月9日，致力于亞太地區(qū)市場(chǎng)的國(guó)際領(lǐng)先半導(dǎo)體元器件分銷(xiāo)商---大聯(lián)大控股宣布，其旗下世平推出以旗芯微(Flagchip)MCU為主，輔以NXP、onsemi、Vishay和納芯微等芯片為周邊器件的新能源汽車(chē)e-Compressor空壓機(jī)方案。

圖示1-大聯(lián)大世平以旗芯微產(chǎn)品為核心的新能源汽車(chē)e-Compressor空壓機(jī)方案的展示板圖

隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，高壓快充技術(shù)成為解決“里程焦慮”和充電效率問(wèn)題的關(guān)鍵。在此趨勢(shì)下，越來(lái)越多的車(chē)企向著800V高壓平臺(tái)進(jìn)軍。對(duì)此，大聯(lián)大世平推出以旗芯微FC4150F512BS1P64T1A MCU為核心，搭載NXP汽車(chē)安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)MFS2300BMBA0EP、onsemi IPM模塊NFVA23512NP2T、PSR DC/DC NCV12711ADNR2G器件、圣邦微運(yùn)算放大器SGM8557H-1AQ、納芯微隔離器NSI8220W0、NSI1311和NSI1300D25、Molex連接器以及Vishay電阻器的新能源汽車(chē)e-Compressor空壓機(jī)方案。該方案符合ASIL-B功能安全等級(jí)，可用作驅(qū)動(dòng)新能源汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)。

圖示2-大聯(lián)大世平以旗芯微產(chǎn)品為核心的新能源汽車(chē)e-Compressor空壓機(jī)方案的場(chǎng)景應(yīng)用圖

旗芯微FC4150F512BS1P64T1A是一款基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的32位微控制器，最高工作頻率可達(dá)150MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，具有豐富的I/O端口和外設(shè)，能夠擴(kuò)展多種功能。

在IPM模塊設(shè)計(jì)方面，方案采用onsemi旗下NFVA23512NP2T芯片，其內(nèi)置3個(gè)高速半橋高壓柵極驅(qū)動(dòng)電路，集成(1200V/35A)低損耗的IGBT管，內(nèi)置高邊自舉二極管，最大支持20KHz的PWM，死區(qū)最小時(shí)間為2μs。并且器件還提供多個(gè)保護(hù)功能，包括欠電壓鎖定、過(guò)電流鎖定、驅(qū)動(dòng)與集成電路的溫度監(jiān)測(cè)和故障報(bào)告等，可為汽車(chē)電機(jī)帶來(lái)高性能與高安全特性。

本方案的低壓電源供電分為兩路，在MCU電源部分，采用一顆帶有功能安全的電源管理芯片——MFS2300BMBA0EP。該產(chǎn)品集成多路LDO輸出和多種監(jiān)控診斷功能，包括喚醒輸入、看門(mén)狗、復(fù)位、中斷，以及對(duì)電路診斷后的失效輸出等，并且器件內(nèi)置CAN、LIN模塊，能夠快速與其他模塊進(jìn)行交互。此外，MFS2300BMBA0EP與MCU通過(guò)SPI通信，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可提供潛在的故障監(jiān)測(cè)報(bào)告，以增強(qiáng)安全特性。

IPM供電部分采用onsemi的NCV12711ADNR2G，它是一款固定頻率峰值電流模式PWM控制器，適用于隔離式DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該器件在4V至45V范圍內(nèi)工作，無(wú)需輔助繞組，支持100kHz至1MHz的可編程頻率調(diào)節(jié)，并內(nèi)置斜率補(bǔ)償避免次諧波震蕩。另外，該控制器集成了軟啟動(dòng)、欠壓鎖定(UVLO)及過(guò)功率保護(hù)(OPP)功能，可提升系統(tǒng)安全。

在隔離器的選型上，方案采用的NSI8220W0、NSI1311和NSI1300D25均為納芯微旗下產(chǎn)品，其中，NSI8220W0用于傳輸PWM信號(hào)、反饋VFO、LDO_PG信號(hào);NSI1311用于采樣母線電壓、IPM溫度信號(hào);NSI1300D25用于對(duì)IPM的底邊管進(jìn)行電流采樣。

運(yùn)算放大器部分，方案采用圣邦微旗下的車(chē)規(guī)級(jí)SGM8557H-1AQ，利用此產(chǎn)品可將電壓、電流采樣隔離器輸出的差分信號(hào)轉(zhuǎn)化為單端輸出，從而供MCU ADC外設(shè)采樣。

圖示3-大聯(lián)大世平以旗芯微產(chǎn)品為核心的新能源汽車(chē)e-Compressor空壓機(jī)方案的方塊圖

除了豐富的硬件支持，本方案在軟件上采用世平Sensorless FOC雙電阻采樣的軟件庫(kù)架構(gòu)，通過(guò)板載電位器使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。并且采用電流環(huán)加速度環(huán)的雙環(huán)控制，使系統(tǒng)運(yùn)作更加穩(wěn)定。

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

-MFS2300BMBA0EP(SBC)與FC4150F512BS1P64T1A(MCU)組合符合ASIL-B功能安全要求標(biāo)準(zhǔn);

-SBC FCCU硬件監(jiān)控MCU故障，同時(shí)Watchdog進(jìn)行MCU存活監(jiān)督，確保系統(tǒng)失效安全保護(hù);

-提供全功能的電機(jī)軟硬故障保護(hù)、過(guò)流、過(guò)欠壓、堵轉(zhuǎn)、缺相、過(guò)溫等;

-提供軟件demo算法、如高頻注入、死區(qū)補(bǔ)償、滑膜觀測(cè)器、FOC等;

-提供硬件參考設(shè)計(jì)，加快產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)。

方案規(guī)格：

-高壓側(cè)輸入電壓范圍：460VDC~860VDC;

-低壓側(cè)輸入電壓范圍：8VDC~18VDC;

-MCU：ARM Cortex-M4 32-bit內(nèi)核，主頻高達(dá)150MHz，ASIL-B功能安全等級(jí);

-支持CAN、LIN通信;

-支持2/3 Shunt R三相電流采樣;

-支持過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫防護(hù);

-板載電位器支持速度調(diào)節(jié);

-具備LED指示燈&UART調(diào)試接口;

-開(kāi)發(fā)板尺寸：MCU板70mm×40mm，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板150mm×135mm。

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