基于意法半导体Stellar SR6Px系列汽车级MCU的eVTOL系统开发方案

作者: Lerd Wan/AVNET

前言

在低空交通智能化升级的浪潮中，电动垂直起降飞行器（eVTOL）凭借灵活出行的优势，成为未来交通领域的重要发展方向。由于eVTOL飞行场景复杂，且对安全性有着极高要求，其核心控制单元需满足远超传统汽车的严苛标准。意法半导体Stellar SR6Px系列汽车级MCU，以突破性技术架构精准适配eVTOL的各项需求，在保障飞行安全、提升运行效率方面发挥核心作用，为eVTOL产业落地提供关键技术支撑，推动低空出行向安全化、高效化、智能化转型。

推进系统框图

双MCU异构电机方案

单MCU电机方案

主要芯片参数介绍

（一）SR6Px系列MCU核心参数

1. 架构与算力：搭载最高6颗ARM Cortex-R52+核心，支持灵活配置为锁步与独立核心组合；配备FPU运算单元与Neon扩展指令集，可高效处理多螺旋桨电机控制、姿态调节、能量管理等并行任务；集成Cortex-M4加速器与eDMA引擎，能分流辅助任务，确保主核心专注核心控制算法，实现毫秒级响应。

2. 安全标准：达到ASIL-D级安全标准，采用锁步核心冗余设计、全存储区域ECC错误检测与纠正机制，可实时校验运算结果，规避单点故障风险；基于VMID的资源访问保护与片上防火墙，能隔离不同安全等级应用，防止故障扩散。

3. 工艺与环境适应性：采用28nm FD-SOI（全耗尽绝缘体上硅）工艺，支持 PCM存储技术（可拓展flash），实现精准功耗控制；工作温度范围为-40℃至150℃，适配高空低温与设备密集区高温的极端环境，且具备抗辐射特性。

4. 核心功能特性：数字式软件解码精度±0.6°，通过外设实现加权积分，硬件和软件异构，符合功能安全要求；3μs故障保护并执行时间，通过外设实现故障的采集和保护，节省外部硬件电路资源；1s内完成直通放电，无需额外增加母线电容放电电路，节省系统成本。

5. 应用优势：可作为eVTOL动力域控制器核心，集中管理动力总成、电池管理与充电系统，替代传统多ECU架构，简化布线并减轻机身重量；配合高效能量管理算法，助力eVTOL实现6%的工况法续航里程提升；通过高速通信接口与自动驾驶系统协同，可优化动力输出策略，提升飞行平顺性。

（二）SR5E1核心参数

1. 配备2颗32位Arm Cortex-M7内核（带双精度FPU、L1缓存、DSP指令），主频最高300MHz，算力达1284 DMIPS，支持双核并行/单核锁步配置。

2. 片上Flash最高2MB（支持边读边写），含1920KB双Bank代码Flash（支持960KB OTA重编程）、160KB HSM专用代码Flash、96KB数据Flash，片上RAM共488KB，包括TCM（指令+数据）、系统RAM、HSM专用RAM。

3. 内置基于Cortex-M0+的硬件安全模块（HSM），主频150MHz，支持EVITA中等安全标准，配备专用RAM/Flash及加密硬件加速。

4. 采用ASIL-D级安全架构，符合ISO 26262标准；集成故障收集控制单元（FCCU）、内存错误管理单元（MEMU）、CRC校验单元，实现故障监测与响应。

（三）L978S核心参数

1. L978S是高性价比的汽车级系统芯片，覆盖传统汽车到电气化场景，集成电源、K-LINE通信、诊断、SPI接口等功能，支持高响应/大电流负载，适配多厂商MCU，同时具备低功耗特性。

2. 符合AEC-Q100、ISO26262（满足ASIL-D系统），待机功耗低，包含多种调节器，多个LDO，跟踪调节器。

（四）SPSB083核心参数

含2路低压降稳压器（V1/V2），1路LDO，待机功耗极低（约15μA），支持复位发生器、看门狗，集成CAN-FD SIC，支持SPI通信，具备开路/过流/过压/温度保护，以及故障诊断引脚。

（五）STPM801核心参数

1. 4V至65V宽输入电压，反向输入保护-65V，预驱，2个外部N沟道MOSFET，集成热插拔、软启动和Oring功能。

2. 输入过压保护，输入欠压保护，输出过流保护，通过外部电容实现可调软启动，支持ASIL D应用。

理想二极管方案

（六）EPIC-X1A核心参数

1. 高集成化电源管理模块：含BST升压调节器，VDC Buck预调节器，VB_M调节器，VCC调节器等，满足汽车不同部件电压需求。

2. 灵活的电源序列与监控机制：支持8段可配置电源上下电序列，适配不同汽车电子部件的启动/关闭时序需求。内置VCORE监控、CPU供电监控，以及VB_M欠压检测、VB低电压检测等，保障供电稳定。

3. 高安全与诊断能力：支持CPU错误监控、过温警告（175°C触发），诊断覆盖范围（DCR）适配车规安全需求。含CPU看门狗、上电超时检测、复位锁存，以及故障安全输出，降低系统失效风险。

4. 支持待机和唤醒功能。

（七）SCTHC250N120G3AG核心参数

1. 通过AEC-Q101认证，全温域低导通电阻、高速开关、强固快恢复体二极管、200℃高结温、源极检测引脚（提升效率）、低热阻封装、7.3mm爬电距离、1020V RMS PD2耐压。低电容与高开关性能，可提升应用的频率、能效，同时减小系统体积与重量。

2. 创新的第三代SiC MOSFET技术，高可靠性，高功率密度，银烧结工艺。

（八）SCTHS300N75G3AG核心参数

1. 通过AEC-Q101认证，全温域低导通电阻、高速开关、强固快恢复体二极管、200℃高结温、源极检测引脚（提升效率）、低热阻封装。低电容与高开关性能，可提升应用的频率、能效，同时减小系统体积与重量。

2. 创新的第三代SiC MOSFET技术，高可靠性，高功率密度，银烧结工艺。

（九）DCP10001Y核心参数

1. 输入6V-100V（适配36/48/60/72V电池组），输出电压可调1.5V-30V，输出电流1A开关频率100kHz-1MHz可编程，全温区输出精度1.5%，集成600mΩ/350mΩ MOSFET，空载功耗12μA，2ms软启动。

2. 支持过流/过压/过热保护，工作温度-40℃至150℃。

结语

这套基于车规级MCU的一站式解决方案，覆盖单片机、模拟芯片、碳化硅等多品类产品，凭借全领域覆盖能力与各系统（分布式推力、BMS、飞控等）的差异化优势，以高功能安全等级、成本优化与灵活适配性，有力支撑eVTOL系统开发。

感谢大家观看文章，若对“ST Stellar系列MCU在eVTOL与飞行汽车推进系统的应用”感兴趣请联系邮箱[e-mail]

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