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汽车电子化突飞猛进,需要什么样的车载DCDC?

汽车智能化的背景下,汽车电子的数量和复杂度迅速增加。座舱数字化、液晶化、集成化,使传统仪表、按钮式空调面板等转变为全液晶仪表、大尺寸中控娱乐显示屏,甚至还有AR HUD、后座显示屏等。

与此同时,智能驾驶的需求提上日程,为了行车的安全性、舒适度、效率,高级驾驶辅助系统的渗透率增高。据统计,国内在售车型中360°全景影像、自助主动刹车/前向碰撞预警、平道偏移预警、盲道检测等主流ADAS功能成为中高端车型的标配,标配率在四成以上。相关的传感器、摄像头、雷达的数量也就随之提升。

当智能化、电子化在整车上突飞猛进时,耗电量同步增加。但是传统燃油汽车的电池和发电机能够提供的电力基本不变,且非常有限。将有限的电力应用到更多的智能化配置上,就考验着电源IC的降功耗的水平。

也就是说,在传统燃油车智能化程度加深时,负责控制供电的电源IC一是需要稳定从电池和发电机输出的电压波动,二是实现节能的高功率转换效率。如此它才能从供电侧确保面向ADAS(高级驾驶辅助系统)相关的传感器、摄像头、雷达、汽车信息娱乐系统及仪表盘等的稳定、持久工作。

罗姆半导体(上海)有限公司技术中心主管朱莎勤指出,车载一次电源在电源的系统构架中起着一个承上启下的作用,输入端是发动机和电池,输出端是负责接到负载或者二次级电源,给MCU、车灯驱动、电机驱动等供电。自然,智能化整车的运行对它的稳定工作、高效率和高压降比提出更高的要求。

因此,罗姆对普通的车载DCDC转换器进行了升级,使之减少过冲电容的使用,实现稳定工作;在更宽的负载电流范围内可以实现高效率,以及实现更高的电压转换比,就是从输入电压转换成输出电压的压降比。

基于自有电源技术Nano PulseControlTM,罗姆针对12V乘用车和48V乘用车开发出车载一次电源BD9P系列和BD90系列。它们的耐压规格分别为40V和70V。

此次它对普通DCDC转换器进行的升级产品为BD9P系列,能够在40V的情况下要输出5V或者3.3V的低电压。

Nano PulseControlTM技术,又叫做超高速脉冲控制技术,可以实现更高的电压转换比,就是从输入电压转换成输出电压的压降比。正是它使BD9P系列的耐压可以做到40V。

而且,据介绍,“BD9P系列”可在电池的输入电压波动时稳定工作,与普通产品相比,能够将电压波动时的输出过冲抑制在1/10以内,因此不再需要添加以往作为过冲对策所必需的输出电容器。

引擎发动时,电池电压波动是最大的。当电压电池下掉到一个正常过程中,输出电压会发生一个过冲的问题,可能会发生芯片过压损坏的问题过大的波动影响电源IC的稳定工作,因此普通产品为了对策过冲电压,往往会在输出端加比较大的输出电容。

而BD9P可以减少对过充电容的使用。它通过采用全新的输入电压检测方式,提高芯片对于电池电压变动的检测精度以及检测速度。加电压可以降到普通产品的十分之一以下,从而实现比较稳定的输出电压工作的情况。

朱莎勤进一步解释称,罗姆是在一个非常小的功耗电流情况下来实现这个技术,同时满足了过冲技术以及小电流的两个方式的结合。这两个方式其实是一个矛盾的两面,是需要权衡的。罗姆既能做到过冲对策,又能做到小电流,这是一个新突破点。另外一个是对于输入电源的检测机制。一般情况下转换器是对于输出变动会有一个反馈,这次加入了输入电源变动的反馈,它的响应速度会更快。现在既能达到过冲电流减小,又可以在一个比较小的消耗电流下面工作的产品业内并不多见。

这里提到的小电流,罗姆可以做到10微安的消耗电流水平,相当于以往的三分之一左右。

另外,通常普通产品为了确保高速响应的性能,需要比较大的驱动电流,在轻负载时很难同时兼顾高速响应和高效率。罗姆的BD9P则可以降低电路内部的电流,既兼顾了高速响应,同时又可以实现高效率。例如,不仅在高负载时的功率转换效率高达92%(输出电流1A时),而且在轻负载时的功率转换效率也达到85%(1mA时),从轻负载到高负载都实现了非常出色的高效率,这将非常有助于进一步降低行驶时和引擎停止时的功耗。

如今,汽车电子化的元器件仍在增加,并且引入类似ADAS自动驾驶、传感器融合等方案,推动了汽车计算单元的演变。在此过程中,车载电源需要向着大电流、低电压的方向发展。朱莎勤称,罗姆对此有所准备,现在的BD9P系列电流是2A,明年会推出3A,之后5A也在开发计划中。

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