简化48V混合动力系统的电源,降低损耗

-提到现有的转换器IC绝大多数无法满足要求,那48V系统的电源现状是怎样的呢?

绝大多数采用两步降压方式。例如,从48V降压至12V,再从12V降压至3.3V等低电压的方法。如果是这种方法,列举的3家公司的IC可用于从48V到12V的降压,从12V的降压可使用支持现有12V系统的车载用转换器IC。

-这样说来,ROHM为什么致力于从48V直接降至低电压?

两步变为一步,其实有诸多好处。首先,效率得到改善。而且,2个电源电路变为1个,可减少PCB板的安装空间元器件数量

-说到减少元器件数量和PCB板空间能够马上理解,可效率改善具体是怎样的呢?

来看这个例子。

现有结构(双芯片结构)- 新结构(单芯片结构)

在这个例子中,两步时在第1段有20%的损耗。而且在第2段又有15%的损耗,因此效率为80%×85%=69%。而一步时虽然具有降压比高则效率下降的趋势,但比起两步其高效率还是备受期待。

-还有其他好处吗?

设计的电路减少了1个,因此设计和评估的工时减少,可缩短开发周期。当然,我认为还有助于降低成本。另一个重要之处在于,元器件数量减少意味着可靠性也得以提高。这不正是受汽车特别欢迎的吗?

-既然提到“设计”,就请您介绍一下BD9V100MUF-C的规格。

好的。但是,由于尚且不是最终的内容和数值,所以仅供参考。下面是特点和主要规格汇总。

特点

  • 符合AEC-Q100标准
  • 内置Nch POWER MOSFET
  • 软启动功能
  • 电流模式控制
  • 过电流保护功能
  • 防止低输入误动作功能
  • 温度保护功能
  • 输入过电压保护功能
  • 输出过电压保护功能
  • 负载短路保护功能
  • 大功率小型表面贴装型封装

主要规格

  • 输入电压范围:16V~60V
  • 最小导通时间:9ns
  • 输出电压范围:0.8V~5.5V
  • 输出电流:1A(最大)
  • 工作频率:2.1MHz(Typ)
  • 基准电压:0.8V±2%(整个温度范围)
  • 关断时电路电流:0µA(Typ)
  • 工作温度范围:-40°C~+125°C

封装 W(Typ)×D(Typ)×H(Max)
VQFN24SV4040 4.00mm×4.00mm×1.00mm

BD9V100MUF-C电路图及产品照片

关于特点,首先第一条就是车载用因此符合AEC-Q100标准。这是用于汽车的必备项目。内置功率开关。高耐压DC/DC转换器IC中,开关多为外置,而BD9V100MUF-C则为了将外置元器件控制在最少并简化设计,内置了高耐压的N-ch MOSFET

-这个电路图是基本的应用电路示例,不过的确外置元器件比较少。

基本上所需的外置元器件仅为输入和输出电容器、电感、输出电压设置用电阻R1和R2、相位补偿用R3和C1、振荡频率设置用电阻RRT、内部稳压器用电容器、自举用的RBOOT、CBOOT。不仅内置开关MOSFET,还内置有自举用的升压二极管。这样即具备几乎所有的必备保护功能。高耐压且最小导通时间小,因此电路结构和所需元器件无需特殊部件。

工程师画像2

控制采用电流模式。电流模式适用于高速工作,相位补偿也简单。

输出电流为1A,可涵盖广泛的应用。另外,输入电压范围为16V~60V,输出电压范围为0.8V~5.5V。从规格即可看出这是将高输入电压直接降至5V以下低电压的产品。

-最后,可以请您介绍一下是怎样实现业界最小导通时间的吗?

涉及到专利等关系,可以谈的不多。众所周知,实现高降压比需要缩短最小导通时间,而以往的控制方法受噪声影响和电路延迟等影响,最小导通时间已经接近极限。对此,ROHM利用独有的创意和技术超越了极限。可以说的只能到这,还请谅解。

-那么可以请您总结一下吗?

基本上,这是一款强烈意识到“48V混合动力系统用”的降压型DC/DC转换器,是在工业设备和电信等高电压应用中,可直接降至5V以下的低电压的IC。

迄今为止,一定有“需要降压比高的转换时不得不放弃一步转换而采取两步转换”的例子。尤其是在车载设备中,为了避开与无线电广播相互干扰,2MHz以上的开关频率是关键条件,在48V系统中两步转换几乎被认为是标准做法。“BD9V100MUF-C”利用ROHM独有的控制技术,实现9ns的最小导通时间,在2MHz以上的高速开关条件下,可从60V一步直接转换到5V以下。通过以上介绍,希望大家能够了解到这款产品效率改善、小型化、元器件数量减少、以及可靠性提高等诸多优势,并刷新以往的常识。

-感谢您的讲解。

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