ST先进SiC牵引电机逆变器解决方案

据中国汽车工业协会发布的7月份汽车行业产销数据显示，2021年7月份新能源汽车市场产销环比和同比持续增长，双双创下历史新高。1-7月新能源汽车渗透率已达10%，传统汽车向新能源汽车转变的趋势越发明显。中国在最近发布的十四五规划中提出要突破新能源汽车高安全动力电池、高效驱动电机、高性能动力系统等关键技术。

那么如何实现这些技术的突破呢？

在高效驱动电机方面，采用第三代宽禁带功率半导体（SiC）有望大幅提升驱动效率。意法半导体（ST）作为全球领先的汽车半导体供应商之一，多年前就开始布局新能源汽车领域，在2019年正式成立新能源车技术创新中心，推出了SiC牵引电机逆变器的整体解决方案。该方案按照功能安全IS026262标准流程开发，满足ASIL D等级。基于AutoSAR的软件架构和模型化的软件算法，为客户前期方案评估和后续开发提供了便利，大大缩短了整个研发周期。

Gen2 SiC牵引电机逆变器Demo（左）

SiC牵引电机逆变器系统框图（右）

ST的SiC牵引电机逆变器采用高可靠性、高性能且支持功能安全ASIL D等级的PowerPC架构MCU: SPC58NN84。该MCU有3个主频200MHz的核（其中2个带锁步功能），6Mbyte Flash, 第三代GTM模块，丰富的外设资源CAN FD/SPI/Ethernet，6个高精度∑-?ADC（可支持两路软解码）。SPC58NN84还支持网络安全，具有硬件加密模块。

为达到ASIL D等级系统，必不可少的系统基础芯片（SBC）L9396。L9396具有5路电源输出：最高1A的可配置电压输出(0.8-5V)的微控制器供电，独立的3.3V/5V 外设IO供电，250mA的外设和ADC供电，独立的多通道传感器供电。为满足功能安全，L9396还具备问答式和窗口式双重看门狗，安全状态输出且所有的电源轨都带诊断功能。

为匹配不同类型的IGBT和SiC，ST推出了新一代超强性能的驱动芯片L9502E。该款驱动芯片同样支持ASIL D系统，且驱动电流能力最小可达10A。L9502E内置flyback控制器，一个10位隔离ADC，5MHz SPI通信，冗余的故障报警硬线及一系列可靠的诊断保护功能。除此之外，L9502E还集成了独特的母线电压主动放电功能，使用该功能，可有效降低系统的成本。

ST推出的汽车级高性能SiC系列产品，可满足客户不同功率和电压规格的需求。