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,照明等基礎設備,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)代汽車的設計趨勢.48VPoL應用在汽車領域具有廣闊的發(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(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(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)高效率的技術原理恒定導通時間(COT)控制技術
            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,這是其實現(xiàn)高效率的關鍵所在.在傳統(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)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(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(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(zhuǎn)換器能夠在極短的時間內(nèi)調(diào)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(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)定對其他電子設備的干擾,提高了整個電源系統(tǒng)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(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,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.在開關電源中,MOSFET的開關過程會產(chǎn)生開關節(jié)點振鈴效應,這是由于MOSFET的寄生電容和電感在開關瞬間發(fā)生諧振所導致的.開關節(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,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)定性至關重要.而照明系統(tǒng)則關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