48V架构仍面临两大难点，市场增量空间不仅限于汽车

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）从数据中心到通信、再到汽车，过去普遍使用的12V系统正在面临越来越高的功率负载带来的压力，于是48V系统，在近几年得到了市场广泛关注。
 
尤其是在汽车领域，随着汽车智能化、电动化升级，汽车48V低压系统也正在逐步提升各大车企、汽车供应链的研发日程。从12V到48V的转变，圣邦微电子专家Taylor Tan认为，其中需求是来自线控化驱动；驾乘感受改善依赖于大出力的致动器，例如驾驶辅助系统、车身稳定等等，采用48V分配电力便于带动这些大功率系统。
 
但48V系统也不仅仅是新能源汽车的专属，Taylor表示，48V系统会成为通用电气系统母线。一方面新能源车通过48V母线与动力电源桥接比与12V系统简单、成本预算更低；另一方面12V电池作为一个电气单元，可以利用12V-48V桥接电路挂接到48V母线上。无论是传统动力汽车还是新能源车，在采用48V系统后，都会从降低线束重量和成本、降低大出力致动器成本方面获益。
 
作为首款采用48V架构的量产车型，Cybertruck的推出推动了这一技术在行业内的广泛关注与跟进，各大OEM厂商正积极布局48V系统。例如，在去年11月，小米发布了一系列预研技术，其中就包括全主动悬架、48V线控转向及线控制动系统。而蔚来ET9上的全主动悬架系统，同样运行在48V电压下。
 
但总体来看，行业内导入48V低压系统的进度仍较为缓慢，主要集中在部分高端车型上，年出货量规模较小。Cybertruck今年上半年的全球销量仅勉强破万辆，蔚来ET9自今年4月交付以来，截至目前销量也仅在2000辆左右。
 
那么48V系统要真正实现大规模上车，目前实际上还面临两大问题，首先是48V-12V桥接器需要简单和成本合理的方案；其次是需要全面采用升级的E-fuse取代集中到保险丝盒安装的传统保险丝，升级到跟随负载点安装的分布式的方案。
 
除此之外，在从12V切换到48V的过程中，还面临着一些新的挑战。据介绍，微电子电路由于本身运行电压低、功率小，现有的降压转换器换能结构并不适应48V高电压工作环境；寄生电容的储能与电压平方成正比，即从12V切换到48V后，与寄生相关的损耗会增加16倍；电源功率斩波器开关，在相同开关损耗时面积开销至少增大两倍以上，而面积开销增大的比例约等同于成本预算增大比例。
 
另外，在电气绝缘等层面上，48V电场强度比12V大四倍，封料绝缘老化和钎料电迁移都更严重。而上述这些研究都没有像12V一样，在行业中有充分的数据和知识积累。
 
Taylor透露，目前圣邦微电子针对48V系统的产品尚处于早期准备中，将重点集中在48V-12V桥接电源和E-fuse升级两个方面。他认为在这两个方面实现突破，才能以合理代价平稳地过渡到48V电源系统。
 
48V系统中对半导体器件提出了新的需求，对于半导体行业来说，这也意味着将带来新的市场机会。Taylor表示，新的市场机会主要包括：Fab工艺向高压过渡、新换能电路结构开发、E-fuse电路结构优化和封装改进四个方面。同时，在48V系统中，以SiC为主的第三代半导体也需要热岛化和柔性安装来发挥其耐热特性；如果允许热岛以350℃工作，则同功率应用SiC开关的成本会大幅度低于硅开关。
 
最终，这些技术上的突破不仅仅会推动48V系统的普及，还将会全面惠及不同应用中的电气系统，未来市场规模将远大于汽车需求本身。