汽车48V系统对电源和信号接口的挑战与策略

 

特斯拉cyberchuck早就全车搭载48V系统，48V 轻混系统已从豪华品牌下探至经济车型，覆盖超200款在售车型，全球渗透率超 50%。。
 

从普通的12V系统和24V系统，提升到48V，不但是对功能设计的大变革，对于客户关注的可靠性，也需要重新定义和设计，确保主芯片的安全运行，主要从电源接口和信号接口（CAN接口）这两方面来做分析和设计。
 

 

一、为什么要用48V系统

传统燃油车长期使用 12V低压系统，但随着汽车电子设备越来越多（如启停系统、电动空调、主动悬架、电动涡轮等），12V系统已逐渐不堪重负。于是行业转向 48V轻度混合动力系统（48V mild hybrid system）。主要原因如下：

优势	说明
实现轻 量化	可使用更细、更轻的线缆，减轻整车重量，提升续航表现(尤其对新能源车至关重要 )。
效率更 高	更低的工作电流意味着更小的I²R损耗(焦耳热),减少能量浪费，提升整车能效，有利于节能减排67。
支持大 功率用电 设备	如电动空调(功率≥2.5kW)、电动转向、主动悬架、电动涡轮增压等，在12V系统下电流过大，线路发热严重，难以稳定运行。48V系统电压翻4倍，相同功率下电流仅为1/4,显著降低负载压力。
成本与 安全性平衡	48V仍属于安全电压范围(低于60V),无需像高压系统(如400V EV)那样配备昂贵的安全防护(绝缘监测、漏电保护等),降低了整体成本和设计复杂度。

 

二、48V CAN总线作用

48V CAN总线是运行在48V轻混或高压架构中的标准通信网络，负责连接12V与48V系统，实现多个ECU之间的协同控制。

在现代汽车中，尤其是配备48V轻度混合动力系统的车型（如奔驰、奥迪、凯迪拉克等），车内存在两个主要电源系统：
 

12V低压系统：供传统电子设备使用（仪表、灯光、ECU等）。
 

48V高压系统：为启停电机、电动涡轮增压、空调压缩机等大功率组件供电。
 

  要让两者高效协作，就必须依赖48V CAN总线完成关键指令传输，例如发动机ECU向48V起动发电机发出启动命令。

      48V CAN总线三大核心作用：
 

  跨域通信：连接12V与48V系统，传输启停、能量回收、故障诊断等关键信息。
 

  协同控制：统一调度发动机、变速箱、电池、空调等系统，提升能效与驾乘体验。
 

  功能支撑：为怠速启停、滑行节能、动能回收、智能巡航等功能提供通信基础。

 

三、48 CAN总线为什么需要静电保护

在48V轻混系统架构中运行的标准CAN通信网络，由于其工作环境更加复杂、电气负载更高，静电放电（ESD）防护变得尤为关键。静电若未妥善处理，可能导致通信中断、ECU误动作甚至整车失控。原因如下：
 

  1.更高电压平台带来强干扰风险更大：48V系统比传统12V系统拥有更大的电势差，一旦发生ESD，48V系统中的高压差环境确实会增加ESD对敏感电路（如CAN总线）的耦合风险和破坏潜力”，尤其是在缺乏有效防护时。
 

   2.系统集成度更高：48V系统连接更多高功率电驱部件（如ISG电机、电动空调），这些设备开关瞬间会产生高频噪声和感应电压，叠加ESD效应，增加通信失真风险 。
 

   3.通信中断后果更严重：若CAN通信因ESD中断，可能导致启停失败、安全气囊误触发、仪表黑屏等问题，直接影响驾驶安全 。
 

 

四、上海雷卯针对48V架构

电源接口和信号接口保护方案

 

 

汽车48V电源PMOS防反接静电浪涌保护方案

 

方案优点:
 

电路简单；采用P沟道MOSFET用于满足汽车前装设备的防反接大功率需求，低发热，DFN5X6-8封装，散热性能优；SM8S58CA用于满足ISO7637-2 5A /5B测试，5.0SMDJ58CA可以通过 IEC61000-4-5，GB/T17626.5 8/20μs  2KV标准,成本低。满足IEC61000-4-2（等级4）接触放电30kV，空气放电30kV。
 

 

 

48V CAN总线保护方案

 

    48V CAN总线静电防护二极管SD4881D3W优势
 

SD4881D3W支持±30kV ESD防护的48V专用保护二极管；
 

结电容20pF-30pF保证高速CAN信号完整性；

具有一定的抗浪涌能力，浪涌吸收电流高达18A。

    48V CAN总线方案如下图：
 

    SD4881D3W参数列表如下：
 

Parameter（参数）	SD4881D3W（Leiditech雷卯）
VRWM（最大反向工作电压）	48.0V
VBR（击穿电压）	52V
Bi/Ui （双向/单向）	Bi
IR（漏电流）	1μA
IPP(Max)（最大脉冲峰值电流）	18A
Package（封装）	SOD-323
Vcmax@Ipp	87V@18A
Cj   （结电容）	20pF-30pF
Peak Pulse Power (8/20µs) Ppp	1700w
ESD(Air) (空气静电保护能力）	±30KV
ESD(Contact)（接触静电保护能力）	±30KV

SD4881D3W可以应用于：
 

48V CAN、LIN、以太网及各种传感器接口，
 

48V电源线；
 

汽车电子、工业控制、通信设备和消费电子等；
 

48V是数据中心和电信设备的标准配电电压（-48V）。

 

上海雷卯48V多种封装静电防护二极管

 

Part Number	ESD per IEC61000-4-2 (Air)/(Contact)	Power （W)	Vrwm (V)	Vbr (V)	VCmax@A	C(PF)	Features	Package
SDA4811CDN	±30kV/±30kV	400	48	56.0	100V@4A	20	1 CH.Bi.	DFN1006
ESDA48CTN	±25kV/±25kV	350	48	50.0	85V@4A	10	1 CH.Bi.	DFN1610-2
SD4871P6W	±30kV/±30kV	1800	48	56.0	60V@30A	108	1 CH.Ui . High-power	DFN1610-2
SD48C	±25kV/±25kV	350	48	50.0	85V@4A	10	1 CH.Bi.	SOD-323
SD48CW	±30kV/±30kV	900	48	51.0	78V@9A	13	1 CH.Bi.	SOD-323
SD4881D3W	±30kV/±30kV	1700	48	52.0	87V@18A	30	1 CH.Bi.   High-power	SOD-323
SM48	±15kV/±8kV	250	48	49	85V@3A	25	2 CH.Uni.	SOT-23
SMC48	±30kV/±30kV	1000	48	52	87V@9A	10	2 CH.Bi.	SOT-23