电动车48V电源系统的选择，宽压输入DC/DC转换器

电子发烧友网报道（文/李诚）DC/DC转换器是一种将直流输入电压进行处理后，输出可变电压的转换器。DC/DC转换器主要分为升压型、降压型和升降压型三大类，可通过PWM、PFM对其进行控制，在消费类电子、医疗、工业自动化、汽车电子等领域均有不同程度的渗透。
 
在汽车领域，随着48V轻混系统的提出和电动汽车的普及率上升，DC/DC转换器已成为汽车电力系统中不可或缺的一部分。在电动汽车中，DC/DC转换器可作为动力电池与电动机系统的桥梁，将动力电池电压转换为电动机所需的电压，为车辆提供动力。同时，通过DC/DC转换器还能将电池输出调整为各类应用所需的电压，为车辆的低压电气设备供电。
 
ROHM可应用于48V电源系统的DC/DC转换器
 
48V轻混系统被提出来后，受到很多车企的认可，在奥迪SQ7、保时捷卡宴、宾利飞驰等车型中均有使用。48V轻混系统的导入能够为车辆提供更高的功率、动力和节省系统能耗。相对于12V系统而言，48V轻混系统在相同功率下工作电流只有12V系统的1/4，损耗只有1/16，还有助于缩小发动机体积、降低碳排放。
 
随着节能意识的提高以及12V电源系统向48V的转变，ROHM基于自身在电源领域的技术优势，推出了可应用于48V电源系统的DC/DC转换器BD51180 TL用以提升车辆电力系统的转换效率。
 
BD51180 TL内置了一颗耐压等级为80V的MOSFET，可轻松应对汽车启动时瞬态响应电压过高的问题。同时该转换器采用了独有的脉冲控制技术，开关响应操作可在20ns内完成，固定开关频率为2MHz，进而规避了频率干扰的问题。并且，通过一级转换即可将48V电池输出电压降低至3.3V或5V供车载MCU和其他控制系统使用，极大地简化了终端应用的开发流程，避免了因二次转换而造成的电能损耗，有助于实现小型化、高效的产品设计。独有的脉冲控制技术在BD51180 TL中主要起到相位补偿的作用，通过窄脉冲宽度来控制电流，实现电流模式控制的相位补偿。
 
BD51180 TL符合车规级AEC-Q100的应用标准，器件内部还集成了电流保护、温度保护、负载短路保护等一系列保护功能，产品规格为4*4*1mm，与性能相似的产品相比体积降低了54%。
 
TI支持6V至120V宽压输入的DC/DC转换器
 
LM5169-Q1是由TI推出的一款满足车规级产品严苛要求的DC/DC转换器，能够在6V至120V的宽电压动态范围内进行调节。较宽的输入电压动态范围，能够在一定程度上减少抑制浪涌电压电路的设计，进而降低了产品设计的复杂难度。
 

 
图源：TI

 
LM5169-Q1的最小可控导通时间为50ns，可调开关频率为1MHz，极短的开关导通时间有利于提高DC/DC降压转换器的降压转换比，提升48V电源系统降压时的转换效率。同时，转换器还集成了恒定导通时间控制功能，为系统提供稳定的开关频率，以及出色的负载和线路瞬态响应。
 
在控制方面，该转换器主要通过FPWM模式和自动模式实现控制。在FPWM模式下，支持fly-buck功能，FPWM模式能够确保在整个负载范围内强制CCM运行。在自动模式下，可实现超低Iq和二极管仿真模式操作，以实现更高的轻负载效率。
 
转换器内部集成了一个具有高侧和低侧输出通道的MOSFET，输出电流最高可达0.65A，同时还集成了1.9Ω NFET降压开关、0.71Ω NFET同步整流器、VCC偏置稳压器和自举二极管，通过高度集成的方式不仅实现了方案设计的小型化，还降低了电路的BOM成本。
 
在产品可靠性方面，LM5169-Q1通过了AEC-Q100标准的认证，能够在－40℃至125℃之间保证元器件工作性能的稳定性，符合汽车使用环境的温度需求，为进一步提升该转换器的可靠性，TI为其集成了峰值/谷值限流保护、输入UVLO和热关断保护，避免因为该转换器的故障而对外围电路造成不可逆的损坏，导致维修成本的增加。
 
结语
 
在汽车电气化的驱使下，DC/DC转换器已成为电动汽车的核心零部件，是高压与低压应用之间连接的“桥梁”，电动汽车很多功能的实现都需要DC/DC转换器协助完成。如今电动汽车的普及率快速增长，电动汽车DC/DC转换器将会蕴藏着很高的市场价值。