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ROHM 全新“BD9V100MUF-C”创48V车载电源降压比之最

作者:中国电子商情 单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2017-09-05

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汽车电动化是大势所趋,它能有效提高燃油经济性。目前的汽车电动化主要有三种模式,一种是二氧化碳减排效果最好的插电式HEV,但成本增加最大,主要用于大中型车辆。二是减排效果和成本次之的强混HEV。三是48V轻混动HEV,它的二氧化碳减排效果略逊于强混HEV,但也达到15%-20%,而增加的成本却大大低于前者,约在1500欧元以下。综合来看,在增加的成本与对应的二氧化碳减排效果之间找平衡,48V轻混动HEV是最优的选择,更易于导入到各种尺寸的车辆中。Strategy Analysis预计,到2024年全球采用48V电池的电动车生产台数将达到每年710万台。对48V电源IC而言,这是一个体量巨大的市场。

所谓的48V轻混动HEV,实际上是在常规的12V铅电池之外另搭载一个48V锂离子电池,可以说是双电池系统。其中,12V电池主要为负载电流小的系统,如音响、仪表、雨刷等供电;48V锂电池则重点担负大电流系统,如空调、车灯、助力转向系统等供电任务。因负载电流仅为12V负载电流的1/4,48V锂电池的加入不仅有助于车辆的燃油经济性,因使用的线束可以更细,非常利于车辆的轻量化。因此,在对节能和环保性能要求越来越高的汽车领域,搭载48V电源系统的轻混HEV备受瞩目。

然而,48V轻混HEV在实现过程中也存在着技术屏障:车载系统必须保持2MHz工作,而能够从48V直接降压到驱动ECU(Electronic Control Unit)所需的3.3V或5V的电源IC并不存在,需要制造12V等中间电压,也就是要进行2步降压。为了解决这一问题,ROHM充分利用模拟设计技术和电源系统工艺技术优势及垂直统合型生产体制,并在近期推出了基于超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”的全新电源IC,让电源系统的单芯片化成为现实。

独此一家,实现车载48V电源史上最大降压比
ROHM的这款新产品“BD9V100MUF-C”,搭载了依托其电路设计、布局及工艺三大尖端模拟技术优势而诞生的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,2MHz工作时高达60V的高电压输入可输出达2.5V的低电压,实现了业界最高降压比24:1。该产品的设计者ROHM LSI商品开发本部电源管理技术项目工程师山口雄平表示:“针对48V车载电源,BD9V100MUF-C 拥有24:1的降压比,在业界是绝无仅有的。它不仅可使外围元器件小型化,同时仅用1个电源IC就能取代以往必须用2个以上电源IC组成的高低电压转换结构,一举实现应用的小型化与系统的简化。”

图1 电源系统实现高降压比的意义

从20ns到9ns,窄脉冲技术是实现高降压比的关键
在保持输出电压不变的情况下,提高输入电压,意味着脉冲宽度必定要缩窄,否则,是没有办法维持输出电压不变的。如图2,为了避开广播频段的AM频段(0.5MHz~1.7MHz),同时保证外围器件的小型化,通常车载电源的开关频率会保持在2MHz以上。以此计算,在输出电压为2.5V时,就需要20.8ns的窄脉冲。为确保输出电压的稳定性,ROHM依靠独有的“Nano Pulse Control”窄脉冲技术,将开关最小导通时间控制在了9ns,并一举创下了24:1的业界最高降压比。

图2窄脉冲技术是实现高降压比的关键

为了保证电源IC在短路等异常情况下仍能工作在安全状态,该芯片还内置了保护功能。短路保护设计分别针对SW引脚短路以及输出电压短路。这是因为,如果保护芯片的时间等于检测出过电流的时间加上关断芯片的时间,而这个时间若大于20纳秒,芯片就有被破坏的风险。在这种异常条件下,就需要设计芯片的一个保护机制,以保证芯片不会被破坏。

图3 短路保护机制保护电源IC免受过电流破坏

这款“BD9V100MUF-C”目前可以提供样品,计划在今年年底会开始量产,预计今年也会推出面向工业设备市场的一些产品。

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