新能源汽車車載DCDC變換器,實現車內高壓電池和低壓電瓶之間的功率轉換，主要給車內低壓用電器供電，如動力轉向、水泵、車燈等。隨著整車智能化、電氣化的發展，對DCDC的供電功率及安全性提出了更高的要求。
ST推出的DCDC系統解決方案，由ST PowerPC架構 , ASIL-D多核MCU SPC58NN作為系統主控芯片，使用一顆芯片即可完成功率控制、整車通信、功能安全、AUTOSAR和信息安全等功能。該方案的系統框圖如下所示，使用SPC58NN的一個核實現功率控制，另一個核配置成鎖步模式，實現系統的功能安全診斷，CAN-FD通信等任務。功率拓撲采用PSFB，開關頻率100kHz，額定輸入電壓為360V，額定輸出電壓為14V,額定輸出功率為2.5kW。
▲ 系統框圖
該DCDC方案的功能安全支持ASIL-C/D。基礎供電芯片（SBC）L9396為系統供電并帶有供電診斷和Watchdog監控功能。當供電異常時，L9396可以提供硬線PIN，通過冗余的安全路徑，使系統進入安全狀態。該系統還設計了電流反灌保護功能，當電路發生電流反灌時，輸出側的背靠背安全管可以快速切斷通路。采用STPM801作為安全管的驅動，可以實時檢測安全管漏-源電壓實現反灌電流的診斷，并可快速關斷安全管驅動，整個響應時間小于2us。
該DCDC配合SiC MOSFET，結合SPC58NN優化死區時間以拓寬軟開關范圍和副邊同步整流控制，使系統在額定滿載工作點并且帶有安全管的效率可達94%，不帶安全管的效率可達96.5%。
▲ 效率和熱數據
為縮短客戶開發的時間周期，ST可以提供系統級的技術支持，如架構/需求分析，DEMO評估板，GUI工具，原理圖/PCB，軟件算法庫，功能安全相關文檔和測試報告等。
▲樣機圖
▲評估GUI
MCU SPC58NN特點及優勢
ASIL-D compliant ISO26262，AEC-Q100
3*200MHz e200z4 core, 兩個核帶鎖步，高運算能力，支持FPU
增強型PWM外設GTMV344，200MHz時鐘，支持電力電子控制常用的發波方式，如中心對稱，移相，變頻，多通道同步等
12bit SARADC*5,10bit SARADC*2轉換單元，支持ADC單元并行轉換，以應對電力電子控制的高實時性要求
通信接口支持,如CANFD, LIN FlexD,DSPI,以太網等
支持AUTOSAR V4.2, 6M flash
HSM 支持Evita-medium
SiC SCTH35N65G2V特點及優勢
超快速，可靠的體二極管
較低的輸入輸出電容，易驅動，優秀的開關性能
基礎供電芯片L9396特點及優勢
支持ISO26262 ASIL-D系統開發
多路供電輸出，0.8V-5V可配，最大支持1A輸出
支持冷啟動
雙看門狗機制，Q&A
所有的供電帶UV/OV診斷
電流檢測運放 TSC201X特點及優勢
寬共模電壓，-20-70V
低失調電壓，+/-200uV max
不同增益可選，20,60,100V/V
超低靜態電流，20uA
熱插拔驅動芯片STPM801特點及優勢
支持ASIL-D系統開發
集成兩路驅動用于背靠背安全管驅動
ORING 電流反灌保護，快速關斷安全管的時間<2us
集成對系統過流，過壓的診斷和保護功能，不需外圍電路