大联大世平集团推出以旗芯微产品为核心的新能源汽车e-Compressor空压机方案
2024年10月09日 17:39 发布者：eechina
大联大旗下世平推出以旗芯微（Flagchip）MCU为主，辅以NXP、onsemi、Vishay和纳芯微等芯片为周边器件的新能源汽车e-Compressor空压机方案。
图示1-大联大世平以旗芯微产品为核心的新能源汽车e-Compressor空压机方案的展示板图
随着新能源汽车行业的迅猛发展，高压快充技术成为解决“里程焦虑”和充电效率问题的关键。在此趋势下，越来越多的车企向着800V高压平台进军。对此，大联大世平推出以旗芯微FC4150F512BS1P64T1A MCU为核心，搭载NXP汽车安全系统基础芯片（SBC）MFS2300BMBA0EP、onsemi IPM模块NFVA23512NP2T、PSR DC/DC NCV12711ADNR2G器件、圣邦微运算放大器SGM8557H-1AQ、纳芯微隔离器NSI8220W0、NSI1311和NSI1300D25、Molex连接器以及Vishay电阻器的新能源汽车e-Compressor空压机方案。该方案符合ASIL-B功能安全等级，可用作驱动新能源汽车的空调系统。
图示2-大联大世平以旗芯微产品为核心的新能源汽车e-Compressor空压机方案的场景应用图
旗芯微FC4150F512BS1P64T1A是一款基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器，最高工作频率可达150MHz，内置高速存储器，具有丰富的I/O端口和外设，能够扩展多种功能。
在IPM模块设计方面，方案采用onsemi旗下NFVA23512NP2T芯片，其内置3个高速半桥高压栅极驱动电路，集成（1200V/35A）低损耗的IGBT管，内置高边自举二极管，最大支持20KHz的PWM，死区最小时间为2μs。并且器件还提供多个保护功能，包括欠电压锁定、过电流锁定、驱动与集成电路的温度监测和故障报告等，可为汽车电机带来高性能与高安全特性。
本方案的低压电源供电分为两路，在MCU电源部分，采用一颗带有功能安全的电源管理芯片——MFS2300BMBA0EP。该产品集成多路LDO输出和多种监控诊断功能，包括唤醒输入、看门狗、复位、中断，以及对电路诊断后的失效输出等，并且器件内置CAN、LIN模块，能够快速与其他模块进行交互。此外，MFS2300BMBA0EP与MCU通过SPI通信，在系统运行时，可提供潜在的故障监测报告，以增强安全特性。
IPM供电部分采用onsemi的NCV12711ADNR2G，它是一款固定频率峰值电流模式PWM控制器，适用于隔离式DC/DC拓扑结构。该器件在4V至45V范围内工作，无需辅助绕组，支持100kHz至1MHz的可编程频率调节，并内置斜率补偿避免次谐波震荡。另外，该控制器集成了软启动、欠压锁定（UVLO）及过功率保护（OPP）功能，可提升系统安全。
在隔离器的选型上，方案采用的NSI8220W0、NSI1311和NSI1300D25均为纳芯微旗下产品，其中，NSI8220W0用于传输PWM信号、反馈VFO、LDO_PG信号；NSI1311用于采样母线电压、IPM温度信号；NSI1300D25用于对IPM的底边管进行电流采样。
运算放大器部分，方案采用圣邦微旗下的车规级SGM8557H-1AQ，利用此产品可将电压、电流采样隔离器输出的差分信号转化为单端输出，从而供MCU ADC外设采样。
图示3-大联大世平以旗芯微产品为核心的新能源汽车e-Compressor空压机方案的方块图
除了丰富的硬件支持，本方案在软件上采用世平Sensorless FOC双电阻采样的软件库架构，通过板载电位器使电机旋转。并且采用电流环加速度环的双环控制，使系统运作更加稳定。
核心技术优势：
MFS2300BMBA0EP（SBC）与FC4150F512BS1P64T1A（MCU）组合符合ASIL-B功能安全要求标准；
SBC FCCU硬件监控MCU故障，同时Watchdog进行MCU存活监督，确保系统失效安全保护；
提供全功能的电机软硬故障保护、过流、过欠压、堵转、缺相、过温等；
提供软件demo算法、如高频注入、死区补偿、滑膜观测器、FOC等；
提供硬件参考设计，加快产品快速开发。
方案规格：
高压侧输入电压范围：460VDC~860VDC；
低压侧输入电压范围：8VDC~18VDC；
MCU：ARM Cortex-M4 32-bit内核，主频高达150MHz，ASIL-B功能安全等级；
支持CAN、LIN通信；
支持2/3 Shunt R三相电流采样；
支持过压、过流、过温防护；
板载电位器支持速度调节；
具备LED指示灯&UART调试接口；
开发板尺寸：MCU板70mm×40mm，电机驱动板150mm×135mm。