Diodes公司生產(chǎn)的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器在汽車48VPoL應用中實現(xiàn)高效率
汽車48VPoL應用的發(fā)展現(xiàn)狀,隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,汽車電子化,智能化程度不斷提高,對汽車電源系統(tǒng)的要求也日益嚴苛.汽車電源系統(tǒng)作為汽車電氣架構(gòu)的核心,需要為各種電子設(shè)備提供穩(wěn)定,可靠的電力供應,以保證汽車的正常運行和各種功能的實現(xiàn).在眾多性能要求中,高效率是電源系統(tǒng)至關(guān)重要的特性.高效率意味著能源利用率高,能夠減少能量損耗,降低車輛的能耗和運行成本.對于新能源汽車而言,更高的電源效率可以有效延長續(xù)航里程,提升用戶體驗.同時,高效率還能減少發(fā)熱,降低散熱系統(tǒng)的設(shè)計難度和成本,提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性.除了高效率,小體積也是汽車電源系統(tǒng)追求的目標之一.隨著汽車內(nèi)部空間愈發(fā)緊湊,各種電子設(shè)備不斷增加,留給電源系統(tǒng)的空間十分有限.超小型晶振的電源系統(tǒng)不僅可以節(jié)省車內(nèi)空間,便于布局和安裝,還能減輕車輛重量,提升燃油經(jīng)濟性或延長電動汽車的續(xù)航里程.
汽車電源系統(tǒng)還需適應多種電壓.汽車中存在不同類型的電子設(shè)備,它們對供電電壓的要求各不相同.例如,傳統(tǒng)的12V系統(tǒng)用于車輛的啟動,照明等基礎(chǔ)設(shè)備,而隨著汽車智能化和電動化的發(fā)展,諸如高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)等設(shè)備,對電源的穩(wěn)定性和電壓精度提出了更高要求.此外,為了滿足大功率設(shè)備的需求,部分汽車開始引入48V系統(tǒng),以提供更高的功率輸出.這就要求電源系統(tǒng)具備良好的電壓轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)能力,能夠在不同電壓等級之間靈活切換,確保各類設(shè)備都能獲得穩(wěn)定的供電.汽車運行的環(huán)境復雜多變,電源系統(tǒng)需要在各種惡劣環(huán)境下保持可靠運行.在高溫環(huán)境中,電子元件的性能可能會下降,甚至出現(xiàn)故障,因此電源系統(tǒng)需要具備良好的散熱設(shè)計和耐高溫晶振性能,以確保在高溫下仍能穩(wěn)定工作.在低溫環(huán)境中,電池的性能會受到顯著影響,電源系統(tǒng)需要采取相應的措施,如加熱電池或優(yōu)化電池管理系統(tǒng),以保證電池能夠正常放電,為車輛提供足夠的電力.汽車在行駛過程中會產(chǎn)生劇烈的振動和沖擊,這對電源系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)和焊點提出了很高的要求,電源系統(tǒng)必須具備堅固的結(jié)構(gòu)和可靠的連接,以防止因振動和沖擊導致的部件損壞或接觸不良.汽車內(nèi)部的電磁環(huán)境復雜,各種電子設(shè)備之間可能會產(chǎn)生電磁干擾,電源系統(tǒng)需要具備良好的電磁兼容性(EMC),能夠抵御外界電磁干擾,并避免自身產(chǎn)生的電磁干擾對其他設(shè)備造成影響.

為了滿足這些需求,48VPoL(PointofLoad,負載點)應用應運而生.48V系統(tǒng)可以提供更高的功率,滿足諸如電動增壓器,主動懸架系統(tǒng),大功率信息娛樂系統(tǒng)等新興汽車電子設(shè)備的需求,有效提升汽車的性能和功能.同時,48VPoL應用能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的電力分配和轉(zhuǎn)換,通過在負載點附近進行電壓轉(zhuǎn)換,減少了傳輸過程中的能量損耗,提高了電源系統(tǒng)的整體效率.其小尺寸,輕量化的特點也更符合現(xiàn)代汽車的設(shè)計趨勢.48VPoL應用在汽車領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景,正逐漸成為汽車電源系統(tǒng)的重要發(fā)展方向.
Diodes公司的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器
在這樣的背景下,Diodes百利通亞陶晶振公司憑借其深厚的技術(shù)積累和對市場需求的敏銳洞察,積極布局汽車電源領(lǐng)域,推出了一系列高性能的電源管理芯片.其中,專為汽車48VPoL應用設(shè)計的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器,以其卓越的性能和可靠的品質(zhì),在汽車電子市場中備受矚目.這一系列降壓轉(zhuǎn)換器包含四款產(chǎn)品,分別是AP68255Q,AP68355Q,AP6A255Q和AP6A355Q.它們均集成了500mΩ功率MOSFET,這一關(guān)鍵元件的集成,使得轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)高效降壓DC-DC轉(zhuǎn)換的同時,還能夠提供高達3.5A的連續(xù)輸出電流.這意味著它們能夠穩(wěn)定地為各種汽車電子設(shè)備供電,滿足不同設(shè)備在不同工況下的功率需求,無論是低功耗的傳感器,還是高功率的電機控制器,都能得到可靠的電力支持.這些轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍十分寬泛,涵蓋了5.5V至80V/100V,這幾乎覆蓋了整個汽車電池電壓范圍,包括負載突降場景.在汽車運行過程中,電池電壓會因多種因素而發(fā)生波動,例如發(fā)動機啟動,車輛加速減速,電池充放電等,負載突降更是會導致電壓瞬間大幅變化.而該系列轉(zhuǎn)換器能夠在如此寬泛的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,充分展現(xiàn)了其強大的適應性和穩(wěn)定性,有效保障了汽車電子系統(tǒng)在復雜電壓環(huán)境下的可靠運行.
實現(xiàn)高效率的技術(shù)原理恒定導通時間(COT)控制技術(shù)
Diodes公司的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器采用了先進的恒定導通時間(COT)控制技術(shù),這是其實現(xiàn)高效率的關(guān)鍵所在.在傳統(tǒng)的開關(guān)電源控制中,開關(guān)頻率往往會隨著負載和輸入電壓的變化而波動,這不僅增加了系統(tǒng)設(shè)計的復雜性,還可能導致效率降低.而COT控制技術(shù)通過固定功率開關(guān)的導通時間,使得轉(zhuǎn)換器能夠維持近乎恒定的開關(guān)頻率,通常為300kHz.這種恒定的開關(guān)頻率具有多方面的優(yōu)勢.當負載發(fā)生突變時,例如汽車在加速或減速過程中,電子設(shè)備的功率需求會迅速變化,COT控制技術(shù)能夠快速響應這種變化.由于導通時間固定,轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)負載電流的變化,迅速調(diào)整PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的占空比,從而實現(xiàn)快速的負載瞬態(tài)響應,確保輸出電壓能夠及時穩(wěn)定在設(shè)定值,避免因電壓波動對設(shè)備造成損害.在汽車啟動時,各種電子設(shè)備瞬間開啟,功率需求急劇增加,采用COT控制技術(shù)的降壓轉(zhuǎn)換器能夠在極短的時間內(nèi)調(diào)整輸出,滿足設(shè)備的供電需求.

COT控制技術(shù)在面對輸入電壓波動時也表現(xiàn)出色.汽車運行過程中,電池電壓會因為多種因素而發(fā)生變化,如充電,放電,發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化等.COT控制技術(shù)能夠輕松應對這些變化,通過快速調(diào)整占空比,保持輸出電壓的穩(wěn)定,實現(xiàn)輕松的環(huán)路穩(wěn)定,減少了因電壓不穩(wěn)定對其他電子設(shè)備的干擾,提高了整個電源系統(tǒng)的可靠性.COT控制技術(shù)還能有效降低輸出電壓紋波.輸出電壓紋波是指在直流輸出電壓上疊加的交流分量,過大的紋波會影響電子設(shè)備的性能,甚至導致設(shè)備故障.COT控制技術(shù)通過精確控制開關(guān)時間,使得輸出電壓的波動被限制在極小的范圍內(nèi),降低了輸出電壓紋波,為對電壓穩(wěn)定性要求極高的汽車電子設(shè)備,如ADAS系統(tǒng)中的傳感器和處理器,提供了穩(wěn)定,純凈的電源.由于COT控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的負載/線路瞬態(tài)響應,輕松的環(huán)路穩(wěn)定和低輸出電壓紋波,這使得在設(shè)計電源系統(tǒng)時,可以減少外部元件的使用數(shù)量,如減少濾波電容和電感的規(guī)格和數(shù)量,從而降低了系統(tǒng)成本和體積,提高了系統(tǒng)的集成度,更易于在汽車有限的空間內(nèi)進行布局和安裝.除了COT控制技術(shù),該系列降壓轉(zhuǎn)換器還采用了專有的柵極驅(qū)動器方案,這也是提升效率的重要因素.在開關(guān)電源中,MOSFET的開關(guān)過程會產(chǎn)生開關(guān)節(jié)點振鈴效應,這是由于MOSFET的寄生電容和電感在開關(guān)瞬間發(fā)生諧振所導致的.開關(guān)節(jié)點振鈴不僅會增加能量損耗,還會產(chǎn)生高頻輻射電磁干擾(EMI)噪聲,影響其他電子設(shè)備的正常工作.
在汽車48VPoL廣泛的應用場景
Diodes公司的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器憑借其出色的性能,在汽車48VPoL應用中擁有廣泛的應用場景.在48V電機控制領(lǐng)域,它能夠為電機提供穩(wěn)定的電源,確保電機在各種工況下都能高效,可靠地運行.以電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)為例,該系統(tǒng)需要電機根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)和駕駛員的操作,提供精準的助力扭矩.80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器可以穩(wěn)定地將48V電壓轉(zhuǎn)換為電機所需的工作電壓,快速響應電機的功率需求變化,使得EPS系統(tǒng)能夠為駕駛員提供舒適,精準的轉(zhuǎn)向助力,提高駕駛的安全性和舒適性.在高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中,這些轉(zhuǎn)換器同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用.ADAS系統(tǒng)包含眾多傳感器和處理器,如攝像頭,雷達,激光雷達以及用于數(shù)據(jù)處理的芯片等,這些設(shè)備對電源的穩(wěn)定性和噪聲抑制能力要求極高.轉(zhuǎn)換器能夠為這些傳感器和處理器提供純凈,穩(wěn)定的電源,保障ADAS系統(tǒng)準確地感知車輛周圍的環(huán)境信息,并及時進行數(shù)據(jù)處理和分析,實現(xiàn)諸如自適應巡航,自動緊急制動,車道偏離預警等高級駕駛輔助功能,為行車安全提供全方位的保障.

在遠程信息處理和信息娛樂系統(tǒng)中,它們能確保車載晶振通信模塊,導航系統(tǒng),多媒體播放器等設(shè)備的穩(wěn)定運行.在車輛行駛過程中,遠程信息處理系統(tǒng)需要實時與外界進行數(shù)據(jù)通信,如車輛狀態(tài)監(jiān)控,遠程診斷,緊急救援呼叫等功能都依賴于穩(wěn)定的電源供應.而信息娛樂系統(tǒng)則為駕乘人員提供音樂播放,視頻觀看,游戲娛樂等服務(wù),80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器為這些系統(tǒng)提供可靠的電力支持,保證通信的順暢和娛樂體驗的流暢,提升了用戶的使用滿意度.在車身控制方面,轉(zhuǎn)換器可用于控制車門鎖,車窗升降,雨刮器,車燈等設(shè)備.車身控制系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)需要協(xié)調(diào)工作,對電源的穩(wěn)定性和可靠性要求嚴格.該系列降壓轉(zhuǎn)換器能夠滿足車身控制模塊對不同電壓的需求,確保各個設(shè)備在各種環(huán)境條件下都能正常工作,提高車身控制的智能化和可靠性,為車輛的正常運行提供基礎(chǔ)保障.在儀表盤和照明系統(tǒng)中,它能為儀表盤的顯示屏,指示燈以及車內(nèi),外照明燈具提供穩(wěn)定的電源.儀表盤作為駕駛員獲取車輛信息的重要界面,其顯示的準確性和穩(wěn)定性至關(guān)重要.而照明系統(tǒng)則關(guān)乎行車安全和夜間駕駛的舒適性.這些轉(zhuǎn)換器能夠確保儀表盤清晰顯示車輛的各項參數(shù)信息,同時保證照明燈具的亮度穩(wěn)定,無閃爍,為駕駛員提供良好的視覺環(huán)境,提升駕駛安全性.

Diodes公司生產(chǎn)的80V/100V異步降壓轉(zhuǎn)換器在汽車48VPoL應用中實現(xiàn)高效率