车载低压系统升级48V，中低压MOSFET需求爆发

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在燃油车时代，车载低压电子系统上都沿用12V电压，毕竟在很长时间里，车载电气设备的功率都不大，12V电源足够提供整车电气设备的供电。
 
但随着汽车电气化趋势，包括混合动力、能量回收、发动机启停等需求，用到了更多大功率负载的设备，令12V系统不堪重负。于是48V系统就顺应时代发展被引进汽车，最早是2011年欧洲多家车企联合推出针对混动系统负载需求的48V系统。当时，有48V系统是专为动力部分而设，其他车载电气部件沿用12V系统的同时，增加一组48V电池用于混动系统。
 
如今汽车智能化需求也在凸显，整车低压系统切换到48V成为新趋势。
 
电动汽车时代，大功率需求增加
 
近年AI对算力的需求，加速了数据中心电源架构从12V转向48V的进程。相比12V电源，48V系统的功率容量是12V的四倍，这也意味着系统能够支撑更大的功率负载。与此同时，在相同的功率下，48V系统的损耗也更小，如果替换原有的12V系统，那么在线缆、连接器部分可以选择更低成本的产品。
 
那么电源架构在数据中心的变化，与目前汽车上的变化是相同的逻辑。在汽车电气化，电动汽车逐渐被推上主流舞台的大背景下，车载设备用电需求激增。
 
在智能驾驶方面，智驾芯片算力越来越高、传感器数量越来越多；座舱内的娱乐设备升级，包括高分辨率、大屏幕、多屏幕、电动座椅、电动门、高功率的音响系统等；底盘上，电控主动悬挂、线控转向、线控刹车等新增配置；外观上，车灯样式更加丰富，LED点阵的大面积应用增加了整车灯光应用的用电需求。
 
在实际应用中，48V可能以多种形式出现，比如48V与12V共存，同时配备两种电压的电池组，在底盘、混合动力系统等部分用48V，座舱内用12V；又比如只配备48V电池组，高压电池组通过DC-DC为其供电，电气设备使用全48V，或部分设备使用12V，经过DC-DC降压为这部分设备供电，
 
实际上由于供应链尚未成熟，以及车企较为保守的态度，目前量产的全48V低压架构车型只有特斯拉Cybertruck。
 
有意思的是，因为电控主动悬挂、线控转向的加入导致功耗增加，但供应商还无法提供一些48V的设备，这种情况下蔚来在ET9上采用了一种巧妙的方法，使用双路12V电源，配合双DC-DC实现主动悬架的大功率用电需求，同时其他设备也能够沿用12V。
 
当然，整体往48V演进是必然的趋势，但目前还需要等到供应链的成熟。
 
48V系统需要的中低压MOSFET
 
48V系统中，电池组充满电的最高电压是60V，因此过去在12V系统上用到的低压MOSFET不再适用。因此近期多家厂商都推出了80V以上的中压MOSFET，针对车载48V系统的应用。
 
今年4月，英飞凌推出了OptiMOS™ 7 80V的首款产品IAUCN08S7N013，据称是业内导通电阻最低的80 V MOSFET。与上一代产品相比，IAUCN08S7N013的导通电阻降低了50%以上，最高不超过1.3 mΩ，达到目前业内的领先水平。同时采用了高电流SSO8 5 x 6 mm² SMD封装，在小封装下实现了更低的传导损耗、更强的开关性能和更高的功率密度，取得AEC-Q101标准以上的认证，适用于汽车直流-直流转换器、48 V电机控制（例如电动助力转向系统（EPS））、48 V电池开关以及电动两轮车和三轮车等。
 
另外100V的 MOSFET也能用于汽车48V系统，英飞凌OptiMOS系列目前有多款车规级100V MOSFET产品。
 
安森美今年6月推出最新的T10 PowerTrench系列也为汽车48V系统提供80V中压MOSFET，T10技术采用了屏蔽栅极沟槽结构，通过其行业领先的软恢复体二极管（Qrr, Trr）减少了振铃、过冲和噪声，实现了性能与恢复特性之间的平衡。
 
T10技术节点有M和S两条路线，其中M具有极低的导通电阻和软恢复体二极管，5×6封装的80V MOSFET导通电阻可以低至0.79mΩ，专为电机控制和负载开关进行优化；T10-S专为开关应用设计，注重降低输出电容，整体效率更高，但导通电阻会比M系列稍高。
 
在硅基MOSFET之外，GaN行业也对汽车48V系统虎视眈眈。去年英诺赛科发布了一款采用16颗 InnoGaN器件的2.4kW buck/boost 方案，为轻混汽车48V系统提供基于GaN的先进解决方案，与当前的Si解决方案相比，Buck满载效率（2400W）提升1.8%，整机损耗减小41%。
 
另外还有多家功率GaN厂商已经推出100V GaN FET产品，布局汽车48V系统，包括EPC、TI、英飞凌、氮矽科技等。
 
小结：
 
从产业链发展的阶段来看，未来很长时间内汽车低压系统可能都会是12V和48V共存的状态，但随着主机厂需求和供应链的推进，低压系统全部切换48V也只是时间问题。