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簡化48V混合動(dòng)力系統(tǒng)的電源,降低損耗

張杰 ? 來源:羅姆 ? 作者:羅姆 ? 2023-02-16 09:55 ? 次閱讀

-提到現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器IC絕大多數(shù)無法滿足要求,那48V系統(tǒng)的電源現(xiàn)狀是怎樣的呢?

絕大多數(shù)采用兩步降壓方式。例如,從48V降壓至12V,再從12V降壓至3.3V等低電壓的方法。如果是這種方法,列舉的3家公司的IC可用于從48V到12V的降壓,從12V的降壓可使用支持現(xiàn)有12V系統(tǒng)的車載用轉(zhuǎn)換器IC。

-這樣說來,ROHM為什么致力于從48V直接降至低電壓?

兩步變?yōu)橐徊?,其?shí)有諸多好處。首先,效率得到改善。而且,2個(gè)電源電路變?yōu)?個(gè),可減少PCB板的安裝空間和元器件數(shù)量。

-說到減少元器件數(shù)量和PCB板空間能夠馬上理解,可效率改善具體是怎樣的呢?

來看這個(gè)例子。

poYBAGPti_aAFqFkAACj-SrJncg154.jpg

在這個(gè)例子中,兩步時(shí)在第1段有20%的損耗。而且在第2段又有15%的損耗,因此效率為80%×85%=69%。而一步時(shí)雖然具有降壓比高則效率下降的趨勢(shì),但比起兩步其高效率還是備受期待。

-還有其他好處嗎?

設(shè)計(jì)的電路減少了1個(gè),因此設(shè)計(jì)和評(píng)估的工時(shí)減少,可縮短開發(fā)周期。當(dāng)然,我認(rèn)為還有助于降低成本。另一個(gè)重要之處在于,元器件數(shù)量減少意味著可靠性也得以提高。這不正是受汽車特別歡迎的嗎?

-既然提到“設(shè)計(jì)”,就請(qǐng)您介紹一下BD9V100MUF-C的規(guī)格

好的。但是,由于尚且不是最終的內(nèi)容和數(shù)值,所以僅供參考。下面是特點(diǎn)和主要規(guī)格匯總。

特點(diǎn)

符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)置Nch POWER MOSFET

軟啟動(dòng)功能

電流模式控制

過電流保護(hù)功能

防止低輸入誤動(dòng)作功能

溫度保護(hù)功能

輸入過電壓保護(hù)功能

輸出過電壓保護(hù)功能

負(fù)載短路保護(hù)功能

大功率小型表面貼裝型封裝

主要規(guī)格

輸入電壓范圍:16V~60V

最小導(dǎo)通時(shí)間:9ns

輸出電壓范圍:0.8V~5.5V

輸出電流:1A(最大)

工作頻率:2.1MHz(Typ)

基準(zhǔn)電壓:0.8V±2%(整個(gè)溫度范圍)

關(guān)斷時(shí)電路電流:0μA(Typ)

工作溫度范圍:-40°C~+125°C

封裝W(Typ)×D(Typ)×H(Max)
VQFN24SV4040 4.00mm×4.00mm×1.00mm

pYYBAGPti_eAN_uiAABXD1zq16s910.jpg

關(guān)于特點(diǎn),首先第一條就是車載用因此符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。這是用于汽車的必備項(xiàng)目。內(nèi)置功率開關(guān)。高耐壓DC/DC轉(zhuǎn)換器IC中,開關(guān)多為外置,而BD9V100MUF-C則為了將外置元器件控制在最少并簡化設(shè)計(jì),內(nèi)置了高耐壓的N-ch MOSFET。

-這個(gè)電路圖是基本的應(yīng)用電路示例,不過的確外置元器件比較少。

基本上所需的外置元器件僅為輸入和輸出電容器、電感、輸出電壓設(shè)置用電阻R1和R2、相位補(bǔ)償用R3和C1、振蕩頻率設(shè)置用電阻RRT、內(nèi)部穩(wěn)壓器用電容器、自舉用的RBOOT、CBOOT。不僅內(nèi)置開關(guān)MOSFET,還內(nèi)置有自舉用的升壓二極管。這樣即具備幾乎所有的必備保護(hù)功能。高耐壓且最小導(dǎo)通時(shí)間小,因此電路結(jié)構(gòu)和所需元器件無需特殊部件。

控制采用電流模式。電流模式適用于高速工作,相位補(bǔ)償也簡單。

輸出電流為1A,可涵蓋廣泛的應(yīng)用。另外,輸入電壓范圍為16V~60V,輸出電壓范圍為0.8V~5.5V。從規(guī)格即可看出這是將高輸入電壓直接降至5V以下低電壓的產(chǎn)品。

-最后,可以請(qǐng)您介紹一下是怎樣實(shí)現(xiàn)業(yè)界最小導(dǎo)通時(shí)間的嗎?

涉及到專利等關(guān)系,可以談的不多。眾所周知,實(shí)現(xiàn)高降壓比需要縮短最小導(dǎo)通時(shí)間,而以往的控制方法受噪聲影響和電路延遲等影響,最小導(dǎo)通時(shí)間已經(jīng)接近極限。對(duì)此,ROHM利用獨(dú)有的創(chuàng)意和技術(shù)超越了極限。可以說的只能到這,還請(qǐng)諒解。

-那么可以請(qǐng)您總結(jié)一下嗎?

基本上,這是一款強(qiáng)烈意識(shí)到“48V混合動(dòng)力系統(tǒng)用”的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,是在工業(yè)設(shè)備和電信等高電壓應(yīng)用中,可直接降至5V以下的低電壓的IC。

迄今為止,一定有“需要降壓比高的轉(zhuǎn)換時(shí)不得不放棄一步轉(zhuǎn)換而采取兩步轉(zhuǎn)換”的例子。尤其是在車載設(shè)備中,為了避開與無線電廣播相互干擾,2MHz以上的開關(guān)頻率是關(guān)鍵條件,在48V系統(tǒng)中兩步轉(zhuǎn)換幾乎被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)做法。“BD9V100MUF-C”利用ROHM獨(dú)有的控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)9ns的最小導(dǎo)通時(shí)間,在2MHz以上的高速開關(guān)條件下,可從60V一步直接轉(zhuǎn)換到5V以下。通過以上介紹,希望大家能夠了解到這款產(chǎn)品效率改善、小型化、元器件數(shù)量減少、以及可靠性提高等諸多優(yōu)勢(shì),并刷新以往的常識(shí)。

-感謝您的講解。

審核編輯黃宇

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