作者: Lerd Wan/AVNET

前言

在低空交通智能化升級(jí)的浪潮中，電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）憑借靈活出行的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)交通領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。由于eVTOL飛行場(chǎng)景復(fù)雜，且對(duì)安全性有著極高要求，其核心控制單元需滿(mǎn)足遠(yuǎn)超傳統(tǒng)汽車(chē)的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。意法半導(dǎo)體Stellar SR6Px系列汽車(chē)級(jí)MCU，以突破性技術(shù)架構(gòu)精準(zhǔn)適配eVTOL的各項(xiàng)需求，在保障飛行安全、提升運(yùn)行效率方面發(fā)揮核心作用，為eVTOL產(chǎn)業(yè)落地提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，推動(dòng)低空出行向安全化、高效化、智能化轉(zhuǎn)型。

推進(jìn)系統(tǒng)框圖

雙MCU異構(gòu)電機(jī)方案

單MCU電機(jī)方案

主要芯片參數(shù)介紹

（一）SR6Px系列MCU核心參數(shù)

1. 架構(gòu)與算力：搭載最高6顆ARM Cortex-R52+核心，支持靈活配置為鎖步與獨(dú)立核心組合；配備FPU運(yùn)算單元與Neon擴(kuò)展指令集，可高效處理多螺旋槳電機(jī)控制、姿態(tài)調(diào)節(jié)、能量管理等并行任務(wù)；集成Cortex-M4加速器與eDMA引擎，能分流輔助任務(wù)，確保主核心專(zhuān)注核心控制算法，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)。

2. 安全標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到ASIL-D級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)，采用鎖步核心冗余設(shè)計(jì)、全存儲(chǔ)區(qū)域ECC錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正機(jī)制，可實(shí)時(shí)校驗(yàn)運(yùn)算結(jié)果，規(guī)避單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)；基于VMID的資源訪問(wèn)保護(hù)與片上防火墻，能隔離不同安全等級(jí)應(yīng)用，防止故障擴(kuò)散。

3. 工藝與環(huán)境適應(yīng)性：采用28nm FD-SOI（全耗盡絕緣體上硅）工藝，支持 PCM存儲(chǔ)技術(shù)（可拓展flash），實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)功耗控制；工作溫度范圍為-40℃至150℃，適配高空低溫與設(shè)備密集區(qū)高溫的極端環(huán)境，且具備抗輻射特性。

4. 核心功能特性：數(shù)字式軟件解碼精度±0.6°，通過(guò)外設(shè)實(shí)現(xiàn)加權(quán)積分，硬件和軟件異構(gòu)，符合功能安全要求；3μs故障保護(hù)并執(zhí)行時(shí)間，通過(guò)外設(shè)實(shí)現(xiàn)故障的采集和保護(hù)，節(jié)省外部硬件電路資源；1s內(nèi)完成直通放電，無(wú)需額外增加母線(xiàn)電容放電電路，節(jié)省系統(tǒng)成本。

5. 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：可作為eVTOL動(dòng)力域控制器核心，集中管理動(dòng)力總成、電池管理與充電系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)多ECU架構(gòu)，簡(jiǎn)化布線(xiàn)并減輕機(jī)身重量；配合高效能量管理算法，助力eVTOL實(shí)現(xiàn)6%的工況法續(xù)航里程提升；通過(guò)高速通信接口與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)協(xié)同，可優(yōu)化動(dòng)力輸出策略，提升飛行平順性。

（二）SR5E1核心參數(shù)

1. 配備2顆32位Arm Cortex-M7內(nèi)核（帶雙精度FPU、L1緩存、DSP指令），主頻最高300MHz，算力達(dá)1284 DMIPS，支持雙核并行/單核鎖步配置。

2. 片上Flash最高2MB（支持邊讀邊寫(xiě)），含1920KB雙Bank代碼Flash（支持960KB OTA重編程）、160KB HSM專(zhuān)用代碼Flash、96KB數(shù)據(jù)Flash，片上RAM共488KB，包括TCM（指令+數(shù)據(jù)）、系統(tǒng)RAM、HSM專(zhuān)用RAM。

3. 內(nèi)置基于Cortex-M0+的硬件安全模塊（HSM），主頻150MHz，支持EVITA中等安全標(biāo)準(zhǔn)，配備專(zhuān)用RAM/Flash及加密硬件加速。

4. 采用ASIL-D級(jí)安全架構(gòu)，符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)；集成故障收集控制單元（FCCU）、內(nèi)存錯(cuò)誤管理單元（MEMU）、CRC校驗(yàn)單元，實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)與響應(yīng)。

（三）L978S核心參數(shù)

1. L978S是高性?xún)r(jià)比的汽車(chē)級(jí)系統(tǒng)芯片，覆蓋傳統(tǒng)汽車(chē)到電氣化場(chǎng)景，集成電源、K-LINE通信、診斷、SPI接口等功能，支持高響應(yīng)/大電流負(fù)載，適配多廠商MCU，同時(shí)具備低功耗特性。

2. 符合AEC-Q100、ISO26262（滿(mǎn)足ASIL-D系統(tǒng)），待機(jī)功耗低，包含多種調(diào)節(jié)器，多個(gè)LDO，跟蹤調(diào)節(jié)器。

（四）SPSB083核心參數(shù)

含2路低壓降穩(wěn)壓器（V1/V2），1路LDO，待機(jī)功耗極低（約15μA），支持復(fù)位發(fā)生器、看門(mén)狗，集成CAN-FD SIC，支持SPI通信，具備開(kāi)路/過(guò)流/過(guò)壓/溫度保護(hù)，以及故障診斷引腳。

（五）STPM801核心參數(shù)

1. 4V至65V寬輸入電壓，反向輸入保護(hù)-65V，預(yù)驅(qū)，2個(gè)外部N溝道MOSFET，集成熱插拔、軟啟動(dòng)和Oring功能。

2. 輸入過(guò)壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)，輸出過(guò)流保護(hù)，通過(guò)外部電容實(shí)現(xiàn)可調(diào)軟啟動(dòng)，支持ASIL D應(yīng)用。

理想二極管方案

（六）EPIC-X1A核心參數(shù)

1. 高集成化電源管理模塊：含BST升壓調(diào)節(jié)器，VDC Buck預(yù)調(diào)節(jié)器，VB_M調(diào)節(jié)器，VCC調(diào)節(jié)器等，滿(mǎn)足汽車(chē)不同部件電壓需求。

2. 靈活的電源序列與監(jiān)控機(jī)制：支持8段可配置電源上下電序列，適配不同汽車(chē)電子部件的啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)序需求。內(nèi)置VCORE監(jiān)控、CPU供電監(jiān)控，以及VB_M欠壓檢測(cè)、VB低電壓檢測(cè)等，保障供電穩(wěn)定。

3. 高安全與診斷能力：支持CPU錯(cuò)誤監(jiān)控、過(guò)溫警告（175°C觸發(fā)），診斷覆蓋范圍（DCR）適配車(chē)規(guī)安全需求。含CPU看門(mén)狗、上電超時(shí)檢測(cè)、復(fù)位鎖存，以及故障安全輸出，降低系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)。

4. 支持待機(jī)和喚醒功能。

（七）SCTHC250N120G3AG核心參數(shù)

1. 通過(guò)AEC-Q101認(rèn)證，全溫域低導(dǎo)通電阻、高速開(kāi)關(guān)、強(qiáng)固快恢復(fù)體二極管、200℃高結(jié)溫、源極檢測(cè)引腳（提升效率）、低熱阻封裝、7.3mm爬電距離、1020V RMS PD2耐壓。低電容與高開(kāi)關(guān)性能，可提升應(yīng)用的頻率、能效，同時(shí)減小系統(tǒng)體積與重量。

2. 創(chuàng)新的第三代SiC MOSFET技術(shù)，高可靠性，高功率密度，銀燒結(jié)工藝。

（八）SCTHS300N75G3AG核心參數(shù)

1. 通過(guò)AEC-Q101認(rèn)證，全溫域低導(dǎo)通電阻、高速開(kāi)關(guān)、強(qiáng)固快恢復(fù)體二極管、200℃高結(jié)溫、源極檢測(cè)引腳（提升效率）、低熱阻封裝。低電容與高開(kāi)關(guān)性能，可提升應(yīng)用的頻率、能效，同時(shí)減小系統(tǒng)體積與重量。

2. 創(chuàng)新的第三代SiC MOSFET技術(shù)，高可靠性，高功率密度，銀燒結(jié)工藝。

（九）DCP10001Y核心參數(shù)

1. 輸入6V-100V（適配36/48/60/72V電池組），輸出電壓可調(diào)1.5V-30V，輸出電流1A開(kāi)關(guān)頻率100kHz-1MHz可編程，全溫區(qū)輸出精度1.5%，集成600mΩ/350mΩ MOSFET，空載功耗12μA，2ms軟啟動(dòng)。

2. 支持過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)熱保護(hù)，工作溫度-40℃至150℃。

結(jié)語(yǔ)

這套基于車(chē)規(guī)級(jí)MCU的一站式解決方案，覆蓋單片機(jī)、模擬芯片、碳化硅等多品類(lèi)產(chǎn)品，憑借全領(lǐng)域覆蓋能力與各系統(tǒng)（分布式推力、BMS、飛控等）的差異化優(yōu)勢(shì)，以高功能安全等級(jí)、成本優(yōu)化與靈活適配性，有力支撐eVTOL系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

感謝大家觀看文章，若對(duì)“ST Stellar系列MCU在eVTOL與飛行汽車(chē)推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用”感興趣請(qǐng)聯(lián)系郵箱Lerd.wan@avnet.com

關(guān)于安富利

安富利是全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷(xiāo)商和解決方案提供商，在過(guò)去一個(gè)多世紀(jì)里一直秉持初心，致力于滿(mǎn)足客戶(hù)不斷變化的需求。通過(guò)遍布全球的專(zhuān)業(yè)化和區(qū)域化業(yè)務(wù)覆蓋，安富利可在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段為客戶(hù)和供應(yīng)商提供支持。安富利能夠幫助各種類(lèi)型的公司適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中加快設(shè)計(jì)和供應(yīng)速度。安富利在整個(gè)技術(shù)價(jià)值鏈中處于中心位置，這種獨(dú)特的地位和視角讓其成為了值得信賴(lài)的合作伙伴，能夠幫助客戶(hù)解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈難題，從而更快地實(shí)現(xiàn)營(yíng)收。