【導(dǎo)讀】目前電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展迅猛，對(duì)提高電動(dòng)汽車性能的需求也隨之增加了。設(shè)計(jì)人員和汽車制造商需要加快產(chǎn)品上市速度，同時(shí)優(yōu)先考慮如何提高效率和終端用戶體驗(yàn)。另外，還要尋找合適的解決方案，開發(fā)包括電動(dòng)汽車牽引逆變器在內(nèi)的廣泛應(yīng)用，而這無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。恩智浦S32K39 MCU是我們S32K系列的新成員，將提供優(yōu)勢(shì)解上述燃眉之急。
目前電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展迅猛，對(duì)提高電動(dòng)汽車性能的需求也隨之增加了。設(shè)計(jì)人員和汽車制造商需要加快產(chǎn)品上市速度，同時(shí)優(yōu)先考慮如何提高效率和終端用戶體驗(yàn)。另外，還要尋找合適的解決方案，開發(fā)包括電動(dòng)汽車牽引逆變器在內(nèi)的廣泛應(yīng)用，而這無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。恩智浦S32K39 MCU是我們S32K系列的新成員，將提供優(yōu)勢(shì)解上述燃眉之急。
為什么S32K39 MCU適用于電氣化
為了保證電動(dòng)汽車的高性能，需要考慮很多因素，包括電池管理、高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)、快速充電和整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)載平衡等。恩智浦廣泛的電氣化解決方案一直在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中提供高效的控制，S32K39也不例外。
S32K39 MCU系列專為滿足電動(dòng)汽車牽引逆變器控制需求而創(chuàng)建。它具有多個(gè)令人印象深刻的優(yōu)勢(shì)，包括強(qiáng)大的性能、廣泛的集成、可靠的聯(lián)網(wǎng)功能、高級(jí)信息安全和功能安全功能。因此，它能夠精準(zhǔn)地控制牽引逆變器，而牽引逆變器在電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行、電池的性能以及駕駛體驗(yàn)方面又發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
該系列MCU具有廣泛適用性，也可用于牽引逆變器控制之外的各種電動(dòng)汽車應(yīng)用，包括電池管理（BMS）、車載充電（OBC）和DC/DC轉(zhuǎn)換。它們的信息安全和功能安全能力超越了傳統(tǒng)的汽車MCU，而且還支持硬件隔離、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）和高級(jí)加密等技術(shù)，與區(qū)域汽車電子電氣架構(gòu)和軟件定義汽車兼容。
S32K39與眾不同的特性
S32K39 MCU是高性能S32K系列的一員。S32K39 MCU具有與眾不同的特性，可處理兩個(gè)牽引逆變器。它們搭載了4個(gè)鎖步對(duì)排列的320MHz Arm? Cortex?-M7內(nèi)核、兩個(gè)可分鎖步內(nèi)核、兩個(gè)電機(jī)控制協(xié)處理器和一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。它們能夠支持兩個(gè)200kHz的控制回路，這兩個(gè)回路與IGBT以及SiC和GaN電源開關(guān)搭配工作，以提高能效并實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率。這有助于減少電機(jī)的尺寸、重量和成本，并擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)范圍。此外，它們有高達(dá)6MB的內(nèi)置閃存和800KB的SRAM。該MCU具有經(jīng)過(guò)ISO/SAE 21434認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)安全，開發(fā)流程符合ISO 26262功能安全流程標(biāo)準(zhǔn)。
S32K39內(nèi)置了硬件安全引擎（HSE），使用公鑰基礎(chǔ)架構(gòu)（PKI）和密鑰管理實(shí)現(xiàn)可信啟動(dòng)、安全服務(wù)和安全無(wú)線（OTA）遠(yuǎn)程升級(jí)。另外，它還有兩個(gè)電機(jī)控制協(xié)處理器和NanoEdge?高分辨率脈寬調(diào)制（PWM），可實(shí)現(xiàn)更高的性能和精準(zhǔn)控制。對(duì)于旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁，它們的多通道模擬配有SAR和∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，以及比較器和正弦波發(fā)生器。S32K39集成了模擬功能，還支持安全軟件解析器，無(wú)需分立組件和解析器到數(shù)字轉(zhuǎn)換器等外部組件，可節(jié)省成本。
S32K39框圖
S32K39 MCU在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用
S32K39 MCU既支持傳統(tǒng)的絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT），也支持新推出的碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）技術(shù)。它們可以獨(dú)立運(yùn)行，能夠管理兩個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器。此外，它們還可以通過(guò)TSN作為遠(yuǎn)程智能執(zhí)行器來(lái)驅(qū)動(dòng)3個(gè)或4個(gè)電機(jī)。如果與恩智浦S32E實(shí)時(shí)處理器結(jié)合使用，它們可以作為電動(dòng)汽車推進(jìn)域的控制中心，控制兩個(gè)額外的推進(jìn)逆變器。這種功能支持汽車制造商通過(guò)4個(gè)電機(jī)來(lái)提高車輛性能和操控性。
雙牽引逆變器控制底座演示
當(dāng)與恩智浦FS26安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）和恩智浦GD3162高壓隔離柵極驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用時(shí)，S32K39 MCU可作為ASIL D應(yīng)用的雙牽引轉(zhuǎn)換器解決方案。FS26 SBC為系統(tǒng)供電并確保隔離式安全監(jiān)測(cè)，而GD3162柵極驅(qū)動(dòng)器則提供可調(diào)動(dòng)態(tài)柵極強(qiáng)度以適應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)情況和PWM死區(qū)時(shí)間強(qiáng)制執(zhí)行，從而減少開關(guān)損耗并提高效率。此外，還有響應(yīng)迅速的錯(cuò)誤保護(hù)機(jī)制。
系統(tǒng)供貨情況
主要客戶現(xiàn)在可以使用工程樣片、評(píng)估板以及一系列全面的軟件支持與工具?？膳cS32K39 MCU配套工作，S32K39 MCU可與恩智浦FS26 SBC及高級(jí)高壓隔離柵極驅(qū)動(dòng)器GD3162結(jié)合使用，為安全的逆變器控制系統(tǒng)提供可調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)柵極強(qiáng)度控制。對(duì)于牽引逆變器開發(fā)，二者均支持最高級(jí)別的功能安全等級(jí)（ASIL D）。該產(chǎn)品計(jì)劃于2024年初發(fā)布并量產(chǎn)。
作者：
Nicola Concer
Nicola Concer是恩智浦汽車RT控制器產(chǎn)品經(jīng)理，專注于電氣化和區(qū)域電子電氣架構(gòu)市場(chǎng)。此前7年，他擔(dān)任恩智浦以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理。Nicola擁有博洛尼亞大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位，博洛尼亞大學(xué)與意法半導(dǎo)體和紐約哥倫比亞大學(xué)合作。
Allan Mcauslin
Allan McAuslin是負(fù)責(zé)恩智浦汽車視覺和自動(dòng)駕駛處理器解決方案的產(chǎn)品管理。過(guò)去8年，Allan一直致力于開發(fā)ADAS的處理器解決方案，支持前置攝像頭、環(huán)繞視圖和傳感器數(shù)據(jù)融合等應(yīng)用。他與合作伙伴、一級(jí)汽車制造商密切合作，探索行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)并創(chuàng)建處理器解決方案，幫助客戶加快高度自動(dòng)化汽車技術(shù)的部署。
David Lopez
David在電子和半導(dǎo)體企業(yè)的產(chǎn)品工程、項(xiàng)目管理和產(chǎn)品營(yíng)銷方面擔(dān)任過(guò)多個(gè)職位。近十年來(lái)，他擔(dān)任恩智浦產(chǎn)品線經(jīng)理，負(fù)責(zé)為恩智浦開發(fā)功能安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片。他在汽車市場(chǎng)上經(jīng)驗(yàn)包括動(dòng)力系統(tǒng)電氣化以及自動(dòng)駕駛市場(chǎng)，重點(diǎn)研究電源管理和功能安全。David擁有物理工程、半導(dǎo)體物理和商業(yè)管理碩士學(xué)位。
Namrata Pandya
Namrata Pandya在恩智浦擔(dān)任高壓柵極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理。在過(guò)去15年里，Namrata曾在安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）和美國(guó)微芯科技公司（Microchip Technology）工作，管理著價(jià)值超過(guò)6000萬(wàn)美元的半導(dǎo)體產(chǎn)品組合的業(yè)務(wù)開發(fā)和產(chǎn)品線。她負(fù)責(zé)推動(dòng)16個(gè)產(chǎn)品系列從概念到上市的整個(gè)過(guò)程。Namrata擁有圣何塞州立大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位。
（作者：Namrata Pandya, Allan Mcauslin, David Lopez and Nicola Concer）
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