【应用】基于瑞萨车规级MCU及功率器件整套EPS系统设计方案
EPS作为汽车内重要的执行单元，EPS的设计被越来越多的本土公司所关注。当然，要想设计出安全可靠的EPS产品，首要的任务就是选择合适的器件，合适的器件既可以节省工程师的开发时间，又可以确保整个系统的可靠性和稳定性。
在整个系统的硬件选择中，MCU的选择也是最核心的。在笔者设计的EPS系统中，其系统要求以及对MCU的需求如下：
电机参数：
· PMSM类型电机；
· 电压电流参数：12V/80A
· 转子位置传感器：磁阻类型(精度小于1度)。
EPS系统对MCU的需求如下：
· 支持两路CAN总线，可以扩展到CAN-FD；
· 支持至少2路SENT，但需要6路作为扩展，从而满足平台设计的要求；
· 支持3路SPI；
· 支持10路AD转换器；
· 考虑今后网络安全的需求，需要支持硬件加解密。
经过比较选择，RENESAS 车规级RH850P1M-C MCU进入了笔者的视线，对应上述需求，RH850P1M-C有如下资源：
· 可以支持3路CAN总线，并同时支持CAN-FD；
· 可以支持6路SENT，完全满足现在项目以及未来平台扩展使用；
· 支持4路SPI；
· 支持20路以上的AD转换器；
· 支持HSM硬件加密，对应Evita medium。
选择好MCU之后，接下来就是对应的PMIC以及功率驱动器件的选择。为了满足整个EPS对安全的要求，我们希望PMIC也要满足安全功能，恰好瑞萨也提供了针对RH850P1M-C的PMIC——RAA270000。这款PMIC的主要特点是：
· 支持宽范围电压输入，6.0V～18.5V。
· 支持两路开关电源输出，恰好匹配MCU对电源的需求：5V和1.25V。其中1.25V是单独给MCU内核供电。
· 4路线性电压输出，给MCU供电： 3.3V/10mA, 5.0V/300mA, 3.3V/160mA, 5.0V/60mA。
· 支持内置WDT，中断请求，复位产生等一系列功能。
接下来要选择的就是MOSFET及其对应的预驱芯片了，瑞萨同样可以提供对应的汽车电子功率器件MOSFET。MOSFET的型号是NP90N04VUK，这是一款N沟道的MOSFET，具有低阻抗、低容值的特点，满足车规AEC-Q101认证。其对应的预驱芯片是Renesas R2A25108KFP，这是一款智能功率器件(Intelligent Power Device)，用于驱动三相无刷电机的功率MOSFET。除了基本驱动功能之外，R2A25108KFP片内还支持过零检测、电流检测放大、低电压监测、过压检测、温度检测、短路保护等功能，这些功能都大大提高了系统整体的安全性能，并且简化了工程师的设计。
下图是笔者设计的EPS系统的框图：
图一：EPS系统框图
通过上图也可以看出，这个项目里面主要的器件均是来自一个供应商——瑞萨，这样的选择对于工程师开发过程中解决问题也是大有好处的。因为所有的器件均来自一个厂家，所以不管是什么问题，对方都可以全力的来配合解决，并且非常熟悉芯片之间应该如何配合。而如果是不同厂家的两个芯片则可能会出现支持人员对对方产品不熟悉，从而不能有效解决问题的情况。
整套方案的提供，更为工程师的选型和设计提供了便利，增强了可靠性，希望能为大家今后设计EPS提供参考和支持。世强代理Renesas旗下所有产品。
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