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汽車行業向電氣化轉型加速，48V系統在汽車中的應用日益廣泛，其與12V系統的結合成為提升汽車性能和功能的關鍵路徑，48V-12V DC-DC轉換器作為連接兩個電壓系統的核心部件，需求不斷攀升。

安森美做了一份白皮書，介紹了48V-12V的系統解決方案，涵蓋從功率模塊到各種分立器件等豐富產品組合。我們可以一起來看看。

Part 1

48V系統的需求分析與方案選擇

汽車行業正經歷深刻變革，自1898年引入電氣照明以來，對電氣特性和功能的需求持續增長。

12V系統在面對日益增加的電氣負載時已顯露出極限，汽車行業向48V系統過渡的趨勢愈發明顯。48V系統能夠提供更大的可用功率，有助于縮小電線和連接器尺寸，從而適應更多電氣功能的同時降低功耗。

在輕度混合動力汽車（MHEV）中，48V-12V DC-DC轉換器尤為關鍵，它將新的48V電池與傳統12V電池相結合，為不同負載供電，確保車輛各系統的穩定運行。

智能駕駛和自動駕駛功能的不斷演進，對功率的需求也日益增加。線控轉向、線控制動等功率消耗較大的配件，需要穩定且高效的電源供應。48V系統因其更高的電壓裕量，能夠更好地滿足這些高功率需求，為車輛的智能化和自動化提供有力支持。

全球MHEV市場呈現穩步增長態勢，盡管其增速不及純電動汽車（BEV）和插電混合動力汽車（PHEV）市場，但仍占據重要份額。

2021年全球MHEV市場價值為711.9億美元，預計到2030年將達到3332.7億美元，2021年至2030年的復合年增長率（CAGR）為18.5%。

亞太地區由于車輛銷量高，尤其是中國市場的強勁需求，占據了最大的市場份額，預計未來增長速度將更快。這一市場增長趨勢為48V-12V DC-DC轉換器市場帶來了廣闊的發展空間。

48V系統在汽車中的普及，傳統12V配件將逐步向48V總線遷移，這將進一步推動48V-12V DC-DC轉換器市場的增長。同時，48V系統在商用車、農用車等領域的應用也在逐漸增加，為轉換器市場帶來了更多的市場機會。

onsemi提供的48V-12V DC-DC轉換器系統解決方案具有高度集成化和模塊化的特點，能夠有效減少系統復雜度，提高系統可靠性。

其汽車電源模塊（APM）系列產品集成了多個MOSFET，可處理多種典型應用，提升了系統的集成度和性能。通過采用冗余設計等措施，確保在關鍵安全系統中的可靠性。

在功率轉換效率方面，采用的新型T10屏蔽柵極溝槽技術，優化了效率，降低了輸出電容及關鍵性能指標，實現了更低的導通電阻和柵極電荷，從而提升了整體轉換效率。

Part 2

48V轉換器技術細節

● DC-DC轉換器拓撲結構與工作原理：常見的拓撲結構是非隔離雙向同步升降壓拓撲，這種結構在12V - 48V車載系統中具有獨特優勢。

◎ 從48V側看，它可用作同步降壓轉換器；

◎ 從12V側看，則轉變為同步升壓轉換器，從而實現雙向電流流動，滿足不同工況下的功率傳輸需求。

在降壓模式下，功率級拓撲結構通常為同步降壓轉換器，通過合理配置MOSFET的開關狀態，將48V電壓降低至12V，為12V負載供電。

為確保穩定的輸出電壓，MCU在其中發揮著關鍵作用。

MCU持續監控輸入和輸出電壓、電流及溫度等參數，并根據這些反饋信息動態調整PWM占空比和開關頻率。例如，當輸入電壓波動或負載變化時，MCU能夠及時調整開關管的導通時間，以保持輸出電壓的穩定。

同時，電流檢測對于控制功率流、防止過流至關重要，它確保了系統在安全運行范圍內工作。

● 功率級設計與元器件選擇：功率級中的MOSFET是影響系統效率的關鍵因素之一。

onsemi的T10技術在低壓和中壓MOSFET中表現出色，其屏蔽柵極溝道設計實現了超低Q?和RDS(ON)<1mΩ的特性，有效降低了導通損耗和開關損耗。

該技術還通過其行業領先的軟恢復體二極管（Qrr, Trr）減少了振鈴、過沖和噪聲，提高了系統的穩定性和可靠性。

多相轉換器在大功率應用中具有顯著優勢，onsemi考慮采用多達6個交錯（并聯）功率級（相位）的多相DC - DC雙向轉換器。與單相轉換器相比，多相轉換器輸出紋波更低，可使用更小的電容器，瞬態響應更快，同時還能改善電感尺寸和PCB上的功率耗散。

在元器件選擇時，需綜合考慮電壓、電流、功率等參數，確保其滿足系統在不同工況下的性能要求。

系統中的冗余設計與可靠性保障48V電力網絡的元件冗余對于確保電力系統的可靠性和彈性至關重要，尤其是在關鍵安全系統中。

onsemi提供了多種具有低RDS(ON)的80V MOSFET，如NVBLS0D8N08X、NVMFS1D9N08X等，以及車用功率模塊NXV08B800DT1等產品，這些器件可通過構建冗余網絡提高48V電氣架構的穩健性。

在單個元件發生故障時，冗余元件可作為備份，防止整個系統中斷，確保車輛的安全運行。

冗余設計有助于提高車輛電氣結構的整體穩健性，降低因電氣短路等故障引發的風險。例如，帶有冗余開關的48V冗余電力總線可防止故障傳播，確保關鍵功能在系統故障時無縫轉移。

電子保險絲（eFuse）NIV3071可保護下游負載免受短路、過載和過流事件的影響，進一步提升了系統的可靠性。

小結

汽車48V-12V DC-DC轉換器系統在汽車電氣化進程中扮演著舉足輕重的角色，我們持續關注這個領域的創新！

       原文標題 : 技術解析｜汽車48V-12V DC-DC轉換器系統