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電動(dòng)車48V電源系統(tǒng)的選擇,寬壓輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器

發(fā)布時(shí)間:2022-02-24 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種將直流輸入電壓進(jìn)行處理后,輸出可變電壓的轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器主要分為升壓型、降壓型和升降壓型三大類,可通過(guò)PWM、PFM對(duì)其進(jìn)行控制,在消費(fèi)類電子、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子等領(lǐng)域均有不同程度的滲透。


DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種將直流輸入電壓進(jìn)行處理后,輸出可變電壓的轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器主要分為升壓型、降壓型和升降壓型三大類,可通過(guò)PWM、PFM對(duì)其進(jìn)行控制,在消費(fèi)類電子、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子等領(lǐng)域均有不同程度的滲透。


在汽車領(lǐng)域,隨著48V輕混系統(tǒng)的提出和電動(dòng)汽車的普及率上升,DC/DC轉(zhuǎn)換器已成為汽車電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。在電動(dòng)汽車中,DC/DC轉(zhuǎn)換器可作為動(dòng)力電池與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的橋梁,將動(dòng)力電池電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)所需的電壓,為車輛提供動(dòng)力。同時(shí),通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器還能將電池輸出調(diào)整為各類應(yīng)用所需的電壓,為車輛的低壓電氣設(shè)備供電。


ROHM可應(yīng)用于48V電源系統(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器


48V輕混系統(tǒng)被提出來(lái)后,受到很多車企的認(rèn)可,在奧迪SQ7、保時(shí)捷卡宴、賓利飛馳等車型中均有使用。48V輕混系統(tǒng)的導(dǎo)入能夠?yàn)檐囕v提供更高的功率、動(dòng)力和節(jié)省系統(tǒng)能耗。相對(duì)于12V系統(tǒng)而言,48V輕混系統(tǒng)在相同功率下工作電流只有12V系統(tǒng)的1/4,損耗只有1/16,還有助于縮小發(fā)動(dòng)機(jī)體積、降低碳排放。


隨著節(jié)能意識(shí)的提高以及12V電源系統(tǒng)向48V的轉(zhuǎn)變,ROHM基于自身在電源領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì),推出了可應(yīng)用于48V電源系統(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器BD51180 TL用以提升車輛電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。


BD51180 TL內(nèi)置了一顆耐壓等級(jí)為80V的MOSFET,可輕松應(yīng)對(duì)汽車啟動(dòng)時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)電壓過(guò)高的問(wèn)題。同時(shí)該轉(zhuǎn)換器采用了獨(dú)有的脈沖控制技術(shù),開關(guān)響應(yīng)操作可在20ns內(nèi)完成,固定開關(guān)頻率為2MHz,進(jìn)而規(guī)避了頻率干擾的問(wèn)題。并且,通過(guò)一級(jí)轉(zhuǎn)換即可將48V電池輸出電壓降低至3.3V或5V供車載MCU和其他控制系統(tǒng)使用,極大地簡(jiǎn)化了終端應(yīng)用的開發(fā)流程,避免了因二次轉(zhuǎn)換而造成的電能損耗,有助于實(shí)現(xiàn)小型化、高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。獨(dú)有的脈沖控制技術(shù)在BD51180 TL中主要起到相位補(bǔ)償?shù)淖饔?,通過(guò)窄脈沖寬度來(lái)控制電流,實(shí)現(xiàn)電流模式控制的相位補(bǔ)償。


BD51180 TL符合車規(guī)級(jí)AEC-Q100的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),器件內(nèi)部還集成了電流保護(hù)、溫度保護(hù)、負(fù)載短路保護(hù)等一系列保護(hù)功能,產(chǎn)品規(guī)格為4*4*1mm,與性能相似的產(chǎn)品相比體積降低了54%。


TI支持6V至120V寬壓輸入的DC/DC轉(zhuǎn)換器


LM5169-Q1是由TI推出的一款滿足車規(guī)級(jí)產(chǎn)品嚴(yán)苛要求的DC/DC轉(zhuǎn)換器,能夠在6V至120V的寬電壓動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。較寬的輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍,能夠在一定程度上減少抑制浪涌電壓電路的設(shè)計(jì),進(jìn)而降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜難度。


電動(dòng)車48V電源系統(tǒng)的選擇,寬壓輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器

圖源:TI


LM5169-Q1的最小可控導(dǎo)通時(shí)間為50ns,可調(diào)開關(guān)頻率為1MHz,極短的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間有利于提高DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器的降壓轉(zhuǎn)換比,提升48V電源系統(tǒng)降壓時(shí)的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí),轉(zhuǎn)換器還集成了恒定導(dǎo)通時(shí)間控制功能,為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的開關(guān)頻率,以及出色的負(fù)載和線路瞬態(tài)響應(yīng)。


在控制方面,該轉(zhuǎn)換器主要通過(guò)FPWM模式和自動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)控制。在FPWM模式下,支持fly-buck功能,F(xiàn)PWM模式能夠確保在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)強(qiáng)制CCM運(yùn)行。在自動(dòng)模式下,可實(shí)現(xiàn)超低Iq和二極管仿真模式操作,以實(shí)現(xiàn)更高的輕負(fù)載效率。


轉(zhuǎn)換器內(nèi)部集成了一個(gè)具有高側(cè)和低側(cè)輸出通道的MOSFET,輸出電流最高可達(dá)0.65A,同時(shí)還集成了1.9Ω NFET降壓開關(guān)、0.71Ω NFET同步整流器、VCC偏置穩(wěn)壓器和自舉二極管,通過(guò)高度集成的方式不僅實(shí)現(xiàn)了方案設(shè)計(jì)的小型化,還降低了電路的BOM成本。


在產(chǎn)品可靠性方面,LM5169-Q1通過(guò)了AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證,能夠在-40℃至125℃之間保證元器件工作性能的穩(wěn)定性,符合汽車使用環(huán)境的溫度需求,為進(jìn)一步提升該轉(zhuǎn)換器的可靠性,TI為其集成了峰值/谷值限流保護(hù)、輸入U(xiǎn)VLO和熱關(guān)斷保護(hù),避免因?yàn)樵撧D(zhuǎn)換器的故障而對(duì)外圍電路造成不可逆的損壞,導(dǎo)致維修成本的增加。


結(jié)語(yǔ)


在汽車電氣化的驅(qū)使下,DC/DC轉(zhuǎn)換器已成為電動(dòng)汽車的核心零部件,是高壓與低壓應(yīng)用之間連接的“橋梁”,電動(dòng)汽車很多功能的實(shí)現(xiàn)都需要DC/DC轉(zhuǎn)換器協(xié)助完成。如今電動(dòng)汽車的普及率快速增長(zhǎng),電動(dòng)汽車DC/DC轉(zhuǎn)換器將會(huì)蘊(yùn)藏著很高的市場(chǎng)價(jià)值。

(來(lái)源:電子發(fā)燒友)


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