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汽車電氣化究竟需要怎樣的DC/DC?
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近年來,隨著汽車電子化是越來越全面,整車系統對於電源管理的需求日益強盛。從智慧駕駛艙來看,十年前,汽車座艙可能只是由機械式儀錶構成,外加按鈕式的空調面板。但如今,全液晶儀錶盤以及大尺寸的中控娛樂顯示幕等基本已成為汽車的標配,更高端的產品可能還有HUD、電子後視鏡以及一系列ADAS系統。如此眾多電子控制系統的加入,使得汽車上耗電設備越來越多,這與傳統燃油車電池和發電機能夠提供的電量無太多變化相比,有些不相稱。因此,市場對晶片的低功耗即節能化的需求愈發強勁。

眾所周知,傳統的燃油車通常都有兩大電源,分別為發電機和電池。二者的電壓範圍一般在10-16V左右,由於如今汽車電子設備中的晶片,包括MCU、電機驅動包括車燈驅動,工作電壓各不相同。因此,往往需要在中間經過一系列一次電源以及二次電源轉換才能讓這些晶片工作起來。

這也是深耕汽車市場多年的羅姆半導體所精鑽的領域,近日,為了配合汽車市場電子化的這種應用需求,羅姆半導體發佈了車載一次DC/DC“BD9P系列”,用來在車載一次和二次電源系統構架之間起到承上啟下之用。通過將輸入端接入發電機電池和電壓,輸出端接入負載或者二次級電源,從而讓二次級電源再通過電源轉換,進而轉換成其他的電壓,實現系統的高速運轉。

針對這款產品,羅姆半導體(上海)有限公司技術中心主管朱莎勤向記者介紹到:“目前我們的產品陣容一共有12款產品。首先,主要是對於乘用車12V電池系統的需求,我們的耐壓可以做到42V。第二,晶片的工作範圍是3.5-40V,主要可以滿足汽車上的電池大幅度變動需求。P系列主要是從輸出電壓有三個板的固定輸出,電流量產的是1A和2A的產品,3A的產品已經在開發中。該系列目前可以提供兩種封裝,分別是QFN的封裝和SOP的封裝,客戶可以根據不同需求來選擇對應的一個品名。BD9P系列是針對車載電源而開發的產品,所以它的特點是穩定工作、高效率以及高壓降比。”

針對具體的產品特色,朱莎勤表示:“首先,從穩定工作的層面來看。這款產品即使電池電壓波動的時候也不會產生過沖,可以穩定工作。通常,汽車的行駛過程中,雖然電池電壓一直會有一點點的波動,但其實在引擎發動時它的波動是最大的,會達到很劇烈的程度,而當電池電壓從下滑回復到正常過程中,輸出電壓會發生過沖的問題,過沖的現象中若電壓過高,可能會導致連接負載的晶片產生過壓損壞的問題。而採用了我們新產品的方案,基本上不會出現過沖電壓的現象,這主要是由於我們的新產品採用的是全新的輸入電壓檢測方式,它可以提高晶片對於電池電壓變動的檢測精度以及檢測速度。我們的電壓可以降到普通產品的十分之一以下,從而實現比較穩定的輸出電壓工作的情況。目前的客戶在用普通的產品,因為為了對策過沖電壓,往往會在輸出端加比較大的輸出電容,使用我們的新產品就可以説明客戶減少過沖電容的使用,從而降低客戶整體方案的成本,這是它的第一個特點,穩定工作。”

其次,高效率也是這款產品獲得市場青睞的關鍵。“我們的產品在更寬的負載電流範圍內可以實現高效率,以往的產品為了確保高速回應的性能,通常需要比較大的驅動電流,我們這次的新產品是採用了全新的技術,它可以降低電路內部的電流,做到10微安的消耗電流水準。這款產品既堅固了高速回應,同時又可以實現這樣子的高效率。從產品實際運行中的曲線轉換表來看,晶片在比較寬的負載電流範圍內都可以實現比較高的轉換效率,這樣帶來的好處是,無論汽車在行駛的過程中或者是引擎啟動的時候,客戶整體的產品功耗都可以説明做到比較低的水準,有助於客戶節能化的一個需求。”朱莎勤告訴記者。

最後,即是這款產品的高壓降比特色。據記者瞭解,這款晶片採用的是羅姆最新的設計方案,叫做Nano Pulse Control技術,可以實現更高的電壓轉換比,即從輸入電壓轉換成輸出電壓的壓降比。朱莎勤強調:“因為我們晶片是對標乘用車市場,乘用車12V系統最大的電壓是高也只能達到40V,因此必須在40V的情況下要輸出5V或者3.3V的低電壓,因此我們需要一個高壓降比的特色。另外,由於晶片是在2MHz頻率下工作,而工作頻率越高的DC/DC,週邊的選型採用的電感器件就可以用得更小,這樣可以進一步説明客戶實現基本的小型化,甚至是成本的降低。”

目前,據編者獲悉,BD9P系列已經準備了單品的評估板,以及評估板的各種測試報告,方便客戶可以進行測試和評估。另外,從去年開始,ROHM公司便推出了以整體解決方案的參考設計為形式的評估方式,ROHM自己的分立產品和LSI的晶片產品,能夠與新產品組合在一起,針對困擾客戶的一些問題,包括EMC問題、發熱問題以及功能安全等一些問題,提供整體的解決方案評估環境。

面對未來汽車ADAS自動駕駛、感測器融合等方案所衍生出的越來越高的應用要求,DC/DC也需要做出更多的創新和改變,來迎合市場對高性能運算功能的支撐。對此,朱莎勤認為:“SoC運算的能力加強,對於SoC來說自然就需要一些大電流、低電壓的使用。我們的一些電源產品接下來也都會逐漸地跟進這一趨勢,即大電流、低電壓。儘管現在的BD9P系列電流是2A,但明年我們會推出3A,以及之後的5A產品也正在開發計畫中。ROHM會不斷地開發DC/DC產品,包括電流是MOSFET內置的一次級,比如說做到3A或者5A,而對於更大的電流需求,我們可能也會做一些控制器型的方案,這些都是在ROHM的產品規劃中。”

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