第二代汽车级IGBT/SiC-EV功率逆变器控制参考平台包括以下变化:
标准外形P6 HybridDrive 功率模块满足onsemi VE-Trac 和Infineon HybridPACK IGBT 模块(例如使用Cree SiC 芯片的StarPower P6 模块)的评估标准
从GD3100 栅极驱动器迁移到GD3160 可提高效率和IGBT/SiC 兼容性
使用THA1100 添加以太网接口功能
实现更高的输出电压和更高的功率密度
系统IP使用MCU中嵌入的软件解析器,无需硬件解析器,从而减少了系统的BOM数量
为了确保高水平的功能安全以保护车辆操作员以及第一代系统,该支持套件包括系统级功能安全白皮书、设备FMEDA 和用于ASIL C/D EV 逆变器实施客户端的功能安全运行时框架。
功能安全咨询和安全软件是平台提供的可选附加服务。
该平台为IGBT逆变控制系统解决方案的开发奠定了全面的基础,并经过验证和动态测试。
完整的逆变器控制参考平台,包括4 个板、IGBT 模块、直流链路电容器、母线、冷却板、电机选件、机箱和软件。
支持的设备
处理器和微控制器
超高可靠性MPC57xx MCU
MPC5775B 和MPC5775E 微控制器面向需要先进性能、安全性和ASIL-D 支持的汽车和工业电池管理和逆变器应用。
这些MCU 与MPC5777C 器件兼容,为客户提供针对其目标应用的优化功能。 MPC5775B 和MPC5775E 为使用带有eTPU 定时器和类似引脚数选项的MPC5xx、MPC55xx、MPC5644A 和MPC5674F 的客户提供了理想的迁移路径。
能源管理
安全单板计算机
FS6500: 符合1 级和0 级安全标准的电源系统基础芯片,具有CAN 灵活数据收发器
动力和发动机控制
FS65系统基础芯片(SBC)可以为MCU供电,并通过DC/DC开关稳压器、线性稳压器和超低功耗节能模式优化能耗。
特征:
ASIL B/D 应用的先进功能安全措施
用于控制和诊断MCU 的串行外设接口(SPI)
集成CAN FD和LIN物理接口,符合ISO11898-2、-5、LIN2.2、2.1/J2602-2标准以及最新的汽车OEM EMC(电磁兼容性)和ESD(静电放电)标准
一系列集成安全功能,例如关键模拟参数监控、故障停止状态机和高级看门狗,可使用双核锁步MCU 降低软件复杂性
能够承受高温(TA=150C,TJ=175C)并满足AECQ100 0级汽车标准
GD3160: 用于SiC MOSFET 的带分段驱动的高级高压隔离栅极驱动器
GD3160 是一款经过改进的先进单通道高压隔离栅极驱动器,具有驱动和保护碳化硅(SiC) MOSFET 以及功能安全的增强功能。
凭借GD3160 的SPI 可编程驱动、保护和故障报告功能,用户可以优化驱动和保护几乎所有SiC MOSFET 或Si IGBT 功率开关的条件。
GD3160 符合ISO 26262 和汽车标准,集成了BOM 节省和功能安全功能,支持实施符合ASIL D 且功率密度高效的xEV 逆变器解决方案。
界面
汽车以太网PHY 收发器
TJA1100HN: 符合IEEE 100BASE-T1 标准的汽车以太网PHY 收发器
3.3V/5V IO CAN收发器
TJA1051: 高速CAN收发器
概述
对于支持套件中包含的每个板,可以从安全站点下载硬件原理图、PCB 布局和Gerber 文件。
MCU控制板(EV-CONTROLEVMHD):
该板包含四个重要的NXP 集成电路、接口连接器和电流传感器。
MPC5775E 是一款用于电机控制的32 位Power Architecture 双核ASIL D MCU,提供高达264 MHz/核心的性能、CSE 安全性、eTPU 定时器、软件解析器和高度可扩展的解决方案。
FS65xx系统基础芯片(SBC)为MCU供电,优化能耗并提供低压侧监控和保护功能。
TJA1051收发器针对汽车行业的高速CAN应用,可以提供向MPC5775E和CAN协议控制器发送和接收差分信号的功能。作为替代通信协议,TJA1100HNZ 是一款汽车以太网PHY 芯片,还提供针对汽车用例优化的100BASE-TI 单端口PHY。
接口连接器是一个23 针连接器,用于电机控制输入。
该板上集成了三个LEM 电流传感器,提供+/-900 安培的测量范围。还可以使用亿瑞半导体的CHA611线性霍尔传感器加磁环方案。
(参考:高灵敏度、高精度可编程线性霍尔传感器CHA611/CHI612在新能源汽车电量检测系统中的应用)
功率模块驱动控制板(EV-POWEREVBHDBT:IGBT版本或EV-POWEREVBHD:Sic版本):
这些板专为行业标准P6HD IGBT 功率模块而设计,并与onsemi VE-Trac 和Infineon HybridPACKTM IGBT 功率模块兼容。 StarPower P6(HybridPACK Drive)模块安装Cree 1200V/600A 13m SiC MOSFET芯片。
它配备了用于IGBT 和SiC MOSFET 的GD3160 先进单通道栅极驱动器。
集成电隔离和低导通电阻驱动晶体管提供高充电和放电电流、低动态饱和电压和轨到轨栅极电压控制。
该板自主管理关键故障并通过INTB 引脚和SPI 接口报告故障和状态。
栅极电压通过隔离变压器和反激式控制器提供。
使能软件(SW)具有以下功能:
NXP SDK 具有生产级SPCE/CMMI B 类和MISRA 2012 兼容低级SDK
设备驱动
提供的软件用于驱动永磁同步电机(PMSM) 或感应电机的三相逆变器的系统配置和基本控制。
用于电机位置检测的软件旋转变压器数字转换器(RDC) 的特殊功能驱动程序,无需额外的硬件旋转变压器,也无需在eTPU 上实现精确的PWM 软件来实现栅极驱动器控制
逆变器服务中间件具有函数调用功能,功能应用层控制平台电机的运行。
用于精密电机驱动控制的先进AMMCLIB 优化软件库
FreeMASTER 图形用户界面用于操作和监控逆变器平台。
功能安全
小型、紧凑的10 IC 系统外形符合ASILC/D 标准
具有0 级功能的强大故障静默SBC
功能安全示例和具有API 的支持软件
恩智浦功能安全咨询服务帮助客户实现其目标功能安全概念(请联系您当地的销售人员了解更多信息)
相关材料
逆变器控制硬件设计包(原理图、PCB布局、Gerber文件)
恩智浦器件数据表
NXP 设备功能安全文档
NXP 设备软件驱动程序(GD3160 和FS65)
逆变器BSW,包括服务级别、SDK、驱动程序
Freemaster GUI 和逆变器示例应用软件
汽车数学和电机控制库(AMMCLIB)
硬件支持套件包括控制、驱动器和RDC 板
启用套件用户指南
系统设计指南应用笔记
BSW逆变器用户手册
审稿人:李茜