大聯大友尚推出基于ST的汽車充電器方案

2023年4月20日，致力于亞太地區市場的領先半導體元器件分銷商---大聯大控股宣布，其旗下友尚集團推出與意法半導體（ST）共同開發的基于STELLAR-E1系列SR5E1芯片的22KW OBC結合3KW DC/DC直流輸出汽車充電器方案。

圖示1-大聯大友尚基于ST產品的22KW OBC結合3KW DC/DC汽車充電器方案的展示板圖

隨著節能環保意識的逐漸提高以及碳中和目標的不斷推進，全球汽車產業正加速邁入電氣化時代。然而近幾年雖然電動汽車的出貨量逐年提高，但其續航能力和充電成本始終飽受爭議。為了解決這些問題，新一代的電動車解決方案不僅需要實現更長的續航能力和更快的充電速度，還要盡可能減輕車輛的重量，以滿足消費者的基本出行需求。在這種情況下，為滿足可對高壓電池的充電需求，第三代半導體碳化硅（SiC）與氮化鎵(GaN)功率器件被應用于汽車系統中，用來提高車載充電機（OBC）和各種DC/DC轉換器的能效和可靠性要求。然而在車載電源系統設計中，由于高精度的控制運算與車用安全的要求，普通車規級MCU已無法滿足更高算力與更高級別的安全功能，也無法支撐氮化鎵(GaN)功率晶體管更高的開關頻率，傳統方案設計上需要一個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，這無疑增加了系統復雜性與難度。為簡化這一挑戰，大聯大友尚基于ST STELLAR-E1的SR5E1芯片推出了22KW OBC結合3KW DC/DC汽車充電器方案，該方案有助于降低電動汽車成本，同時加快充電速度，提升車用安全性，延長續航里程。 

圖示2-大聯大友尚基于ST產品的22KW OBC結合3KW DC/DC汽車充電器方案的場景應用圖

SR5E1是ST旗下STELLAR-E1系列電動汽車MCU中的一款高性能產品，是一顆符合車規標準ISO26262 ASIL-D級別，且具有300MHz算力的雙核MCU，其實現了在同一顆芯片上執行高速控制回路處理和通用控制運算，通過利用片上集成的高速模數轉換器（ADC）、高精度脈寬調制（PWM）控制器和快速動作保護電路等特性，做到只需一個MCU就能控制整個功率模塊與滿足車規安全需求，這極大程度簡化了車載充電系統設計，精簡了物料清單，有利于推進車載充電系統向基于第三代半導體的高效解決方案過渡，極大滿足了高壓電池的充電規格，從而實現了更長的行駛里程和更快的充電速度。

與此同時，STELLAR-E系列MCU還賦予了電動汽車軟件升級能力，其支持先進的汽車功能性安全標準（ISO 26262 ASIL-D）和數據安全功能（HSM），滿足行業標準軟件互操作性（Autosar 4.3.x），并且內置高效、安全的空中（OTA）重新編程，可以持續優化性能和升級車輛功能。 

圖示3-大聯大友尚基于ST產品的22KW OBC結合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換實現快速、高精度即時控制，最大限度地發揮SiC和GaN第三代半導體功率器件的技術優勢，滿足電動汽車充電的高效率和可靠性，使車企能夠改進優化系統設計，進一步提高汽車的行駛里程、性能和能效。

核心技術優勢：

?   電動汽車的要求包括強大的硬件設備，以確保高效的功率轉換和性能，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的核心，并保證在整個車輛生命周期內進行關鍵的安全和更新。

?   通過增強航程和性能以及最新的安全更新來改善用戶體驗。

?   通過卓越的汽車部件，將先進的數字化與效率和創新相結合，持久助力電動汽車發展。

方案規格：

?   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。