Diodes公司生產的80V/100V異步降壓轉換器在汽車48VPoL應用中實現高效率
汽車48VPoL應用的發展現狀,隨著汽車行業的快速發展,汽車電子化,智能化程度不斷提高,對汽車電源系統的要求也日益嚴苛.汽車電源系統作為汽車電氣架構的核心,需要為各種電子設備提供穩定,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.在眾多性能要求中,高效率是電源系統至關重要的特性.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航里程,提升用戶體驗.同時,高效率還能減少發熱,降低散熱系統的設計難度和成本,提高系統的可靠性和穩定性.除了高效率,小體積也是汽車電源系統追求的目標之一.隨著汽車內部空間愈發緊湊,各種電子設備不斷增加,留給電源系統的空間十分有限.超小型晶振的電源系統不僅可以節省車內空間,便于布局和安裝,還能減輕車輛重量,提升燃油經濟性或延長電動汽車的續航里程.
汽車電源系統還需適應多種電壓.汽車中存在不同類型的電子設備,它們對供電電壓的要求各不相同.例如,傳統的12V系統用于車輛的啟動,照明等基礎設備,而隨著汽車智能化和電動化的發展,諸如高級駕駛輔助系統(ADAS),電動助力轉向系統(EPS)等設備,對電源的穩定性和電壓精度提出了更高要求.此外,為了滿足大功率設備的需求,部分汽車開始引入48V系統,以提供更高的功率輸出.這就要求電源系統具備良好的電壓轉換和調節能力,能夠在不同電壓等級之間靈活切換,確保各類設備都能獲得穩定的供電.汽車運行的環境復雜多變,電源系統需要在各種惡劣環境下保持可靠運行.在高溫環境中,電子元件的性能可能會下降,甚至出現故障,因此電源系統需要具備良好的散熱設計和耐高溫晶振性能,以確保在高溫下仍能穩定工作.在低溫環境中,電池的性能會受到顯著影響,電源系統需要采取相應的措施,如加熱電池或優化電池管理系統,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生劇烈的振動和沖擊,這對電源系統的機械結構和焊點提出了很高的要求,電源系統必須具備堅固的結構和可靠的連接,以防止因振動和沖擊導致的部件損壞或接觸不良.汽車內部的電磁環境復雜,各種電子設備之間可能會產生電磁干擾,電源系統需要具備良好的電磁兼容性(EMC),能夠抵御外界電磁干擾,并避免自身產生的電磁干擾對其他設備造成影響.

為了滿足這些需求,48VPoL(PointofLoad,負載點)應用應運而生.48V系統可以提供更高的功率,滿足諸如電動增壓器,主動懸架系統,大功率信息娛樂系統等新興汽車電子設備的需求,有效提升汽車的性能和功能.同時,48VPoL應用能夠實現更高效的電力分配和轉換,通過在負載點附近進行電壓轉換,減少了傳輸過程中的能量損耗,提高了電源系統的整體效率.其小尺寸,輕量化的特點也更符合現代汽車的設計趨勢.48VPoL應用在汽車領域具有廣闊的發展前景,正逐漸成為汽車電源系統的重要發展方向.
Diodes公司的80V/100V異步降壓轉換器
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積累和對市場需求的敏銳洞察,積極布局汽車電源領域,推出了一系列高性能的電源管理芯片.其中,專為汽車48VPoL應用設計的80V/100V異步降壓轉換器,以其卓越的性能和可靠的品質,在汽車電子市場中備受矚目.這一系列降壓轉換器包含四款產品,分別是AP68255Q,AP68355Q,AP6A255Q和AP6A355Q.它們均集成了500mΩ功率MOSFET,這一關鍵元件的集成,使得轉換器在實現高效降壓DC-DC轉換的同時,還能夠提供高達3.5A的連續輸出電流.這意味著它們能夠穩定地為各種汽車電子設備供電,滿足不同設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生波動,例如發動機啟動,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.而該系列轉換器能夠在如此寬泛的電壓范圍內穩定工作,充分展現了其強大的適應性和穩定性,有效保障了汽車電子系統在復雜電壓環境下的可靠運行.
實現高效率的技術原理恒定導通時間(COT)控制技術
Diodes公司的80V/100V異步降壓轉換器采用了先進的恒定導通時間(COT)控制技術,這是其實現高效率的關鍵所在.在傳統的開關電源控制中,開關頻率往往會隨著負載和輸入電壓的變化而波動,這不僅增加了系統設計的復雜性,還可能導致效率降低.而COT控制技術通過固定功率開關的導通時間,使得轉換器能夠維持近乎恒定的開關頻率,通常為300kHz.這種恒定的開關頻率具有多方面的優勢.當負載發生突變時,例如汽車在加速或減速過程中,電子設備的功率需求會迅速變化,COT控制技術能夠快速響應這種變化.由于導通時間固定,轉換器可以根據負載電流的變化,迅速調整PWM(脈沖寬度調制)信號的占空比,從而實現快速的負載瞬態響應,確保輸出電壓能夠及時穩定在設定值,避免因電壓波動對設備造成損害.在汽車啟動時,各種電子設備瞬間開啟,功率需求急劇增加,采用COT控制技術的降壓轉換器能夠在極短的時間內調整輸出,滿足設備的供電需求.

COT控制技術在面對輸入電壓波動時也表現出色.汽車運行過程中,電池電壓會因為多種因素而發生變化,如充電,放電,發動機轉速變化等.COT控制技術能夠輕松應對這些變化,通過快速調整占空比,保持輸出電壓的穩定,實現輕松的環路穩定,減少了因電壓不穩定對其他電子設備的干擾,提高了整個電源系統的可靠性.COT控制技術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備的性能,甚至導致設備故障.COT控制技術通過精確控制開關時間,使得輸出電壓的波動被限制在極小的范圍內,降低了輸出電壓紋波,為對電壓穩定性要求極高的汽車電子設備,如ADAS系統中的傳感器和處理器,提供了穩定,純凈的電源.由于COT控制技術能夠實現快速的負載/線路瞬態響應,輕松的環路穩定和低輸出電壓紋波,這使得在設計電源系統時,可以減少外部元件的使用數量,如減少濾波電容和電感的規格和數量,從而降低了系統成本和體積,提高了系統的集成度,更易于在汽車有限的空間內進行布局和安裝.除了COT控制技術,該系列降壓轉換器還采用了專有的柵極驅動器方案,這也是提升效率的重要因素.在開關電源中,MOSFET的開關過程會產生開關節點振鈴效應,這是由于MOSFET的寄生電容和電感在開關瞬間發生諧振所導致的.開關節點振鈴不僅會增加能量損耗,還會產生高頻輻射電磁干擾(EMI)噪聲,影響其他電子設備的正常工作.
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電機控制領域,它能夠為電機提供穩定的電源,確保電機在各種工況下都能高效,可靠地運行.以電動助力轉向系統(EPS)為例,該系統需要電機根據車輛的行駛狀態和駕駛員的操作,提供精準的助力扭矩.80V/100V異步降壓轉換器可以穩定地將48V電壓轉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系統能夠為駕駛員提供舒適,精準的轉向助力,提高駕駛的安全性和舒適性.在高級駕駛輔助系統(ADAS)中,這些轉換器同樣發揮著關鍵作用.ADAS系統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據處理的芯片等,這些設備對電源的穩定性和噪聲抑制能力要求極高.轉換器能夠為這些傳感器和處理器提供純凈,穩定的電源,保障ADAS系統準確地感知車輛周圍的環境信息,并及時進行數據處理和分析,實現諸如自適應巡航,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中,它們能確保車載晶振通信模塊,導航系統,多媒體播放器等設備的穩定運行.在車輛行駛過程中,遠程信息處理系統需要實時與外界進行數據通信,如車輛狀態監控,遠程診斷,緊急救援呼叫等功能都依賴于穩定的電源供應.而信息娛樂系統則為駕乘人員提供音樂播放,視頻觀看,游戲娛樂等服務,80V/100V異步降壓轉換器為這些系統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,轉換器可用于控制車門鎖,車窗升降,雨刮器,車燈等設備.車身控制系統中的各個子系統需要協調工作,對電源的穩定性和可靠性要求嚴格.該系列降壓轉換器能夠滿足車身控制模塊對不同電壓的需求,確保各個設備在各種環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保障.在儀表盤和照明系統中,它能為儀表盤的顯示屏,指示燈以及車內,外照明燈具提供穩定的電源.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定性至關重要.而照明系統則關乎行車安全和夜間駕駛的舒適性.這些轉換器能夠確保儀表盤清晰顯示車輛的各項參數信息,同時保證照明燈具的亮度穩定,無閃爍,為駕駛員提供良好的視覺環境,提升駕駛安全性.

Diodes公司生產的80V/100V異步降壓轉換器在汽車48VPoL應用中實現高效率