【大大芯方案】快速安全充电，大联大推出基于ST产品的3KW DC-DC汽车充电器解决方案

2023年4月20日，致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布

其旗下友尚推出与意法半导体（ST）共同开发的基于STELLAR-E1系列SR5E1芯片的22KW OBC结合3KW DC/DC直流输出汽车充电器方案推出。☜

图示1-大联大友尚基于ST产品的22KW OBC结合3KW DC/DC汽车充电器方案的展示板图

随着节能环保意识的逐渐提高以及碳中和目标的不断推进，全球汽车产业正加速迈入电气化时代。然而近几年虽然电动汽车的出货量逐年提高，但其续航能力和充电成本始终饱受争议。为了解决这些问题，新一代的电动车解决方案不仅需要实现更长的续航能力和更快的充电速度，还要尽可能减轻车辆的重量，以满足消费者的基本出行需求。在这种情况下，为满足可对高压电池的充电需求，第三代半导体碳化硅（SiC）与氮化镓(GaN)功率器件被应用于汽车系统中，用来提高车载充电机（OBC）和各种DC/DC转换器的能效和可靠性要求。然而在车载电源系统设计中，由于高精度的控制运算与车用安全的要求，普通车规级MCU已无法满足更高算力与更高级别的安全功能，也无法支撑氮化镓(GaN)功率晶体管更高的开关频率，传统方案设计上需要一个DSP芯片和额外的车用安全芯片来专门处理控制回路和安全性能要求，这无疑增加了系统复杂性与难度。为简化这一挑战，大联大友尚基于ST STELLAR-E1的SR5E1芯片推出了22KW OBC结合3KW DC/DC汽车充电器方案，该方案有助于降低电动汽车成本，同时加快充电速度，提升车用安全性，延长续航里程。

图示2-大联大友尚基于ST产品的22KW OBC结合3KW DC/DC汽车充电器方案的场景应用图

SR5E1是ST旗下STELLAR-E1系列电动汽车MCU中的一款高性能产品，是一颗符合车规标准ISO26262 ASIL-D级别，且具有300MHz算力的双核MCU，其实现了在同一颗芯片上执行高速控制回路处理和通用控制运算，通过利用片上集成的高速模数转换器（ADC）、高精度脉宽调制（PWM）控制器和快速动作保护电路等特性，做到只需一个MCU就能控制整个功率模块与满足车规安全需求，这极大程度简化了车载充电系统设计，精简了物料清单，有利于推进车载充电系统向基于第三代半导体的高效解决方案过渡，极大满足了高压电池的充电规格，从而实现了更长的行驶里程和更快的充电速度。

与此同时，STELLAR-E系列MCU还赋予了电动汽车软件升级能力，其支持先进的汽车功能性安全标准（ISO 26262 ASIL-D）和数据安全功能（HSM），满足行业标准软件互操作性（Autosar 4.3.x），并且内置高效、安全的空中（OTA）重新编程，可以持续优化性能和升级车辆功能。

图示3-大联大友尚基于ST产品的22KW OBC结合3KW DC/DC汽车充电器方案的方块图

通过STELLAR-E1MCU出色的能力，本方案能够确保功率转换实现快速、高精度即时控制，最大限度地发挥SiC和GaN第三代半导体功率器件的技术优势，满足电动汽车充电的高效率和可靠性，使车企能够改进优化系统设计，进一步提高汽车的行驶里程、性能和能效。

▌核心技术优势

• 电动汽车的要求包括强大的硬件设备，以确保高效的功率转换和性能，并具有卓越的安全性和可靠性。

• 可接收定期无线软件更新的能力是功能增强的核心，并保证在整个车辆生命周期内进行关键的安全和更新。

• 通过增强航程和性能以及最新的安全更新来改善用户体验。

• 通过卓越的汽车部件，将先进的数字化与效率和创新相结合，持久助力电动汽车发展。

▌方案规格

CRM控制单相/三相的无桥图腾柱PFC：

• 输入：304Vac-456Vac；

• 输出：450Vdc-900Vdc；

22KW OBC：

• 输入：450Vdc-900Vdc；

• 输出：36A Idc Max；

3KW DC/DC：

• 输入：800Vdc /3.75A Idc；

• 输出：14Vdc / 215A Idc。