隨著 12V 系統(tǒng)已逐漸達(dá)到性能極限，汽車行業(yè)目前正逐步向 48V 系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。此次轉(zhuǎn)型旨在提升可用功率、減小導(dǎo)線與連接器尺寸，并滿足更多電氣設(shè)備的搭載需求及更高的功耗要求。

例如，輕度混合動(dòng)力汽車（MHEV）是首批采用雙電池設(shè)計(jì)的車型之一。48V-12V 直流 - 直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)連接新型 48V 電池與傳統(tǒng) 12V 電池，其中傳統(tǒng) 12V 電池將繼續(xù)為低功率負(fù)載及現(xiàn)有的 12V 系統(tǒng)供電，如信息娛樂系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及安全模塊等。

傳統(tǒng)上，48V 系統(tǒng)主要應(yīng)用于燃油車領(lǐng)域：不僅為 MHEV 的啟停功能提供支持，還可適配其他減排技術(shù)，包括電動(dòng)渦輪增壓器、廢氣再循環(huán)（EGR）泵以及電加熱催化器等。

48V 系統(tǒng)的應(yīng)用并非局限于 MHEV。插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）與純電動(dòng)汽車（BEV）同樣能從該技術(shù)中獲益。目前，隨著區(qū)域化汽車架構(gòu)的發(fā)展，業(yè)界正探索全新的配電理念 —— 可將一個(gè)大型 DC-DC 轉(zhuǎn)換器拆分為多個(gè)小型轉(zhuǎn)換器，并部署在整車各處的區(qū)域控制器中。48V 技術(shù)的這一集成方式，不僅能優(yōu)化能量管理，還將為更先進(jìn)、更高效的電動(dòng)汽車研發(fā)提供支持。

此外，48V 系統(tǒng)還是推動(dòng)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及更高階自動(dòng)駕駛功能落地的關(guān)鍵技術(shù)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、線控轉(zhuǎn)向及線控制動(dòng)（X-by-Wire，線控技術(shù)）均屬于高功率耗配件，而線控（X-by-Wire）系統(tǒng)還對(duì)可靠性、功能安全及冗余性有著極高要求。相較于 12V 系統(tǒng)，在 48V 系統(tǒng)下，線控轉(zhuǎn)向等高峰值負(fù)載設(shè)備的冗余驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)更輕量化的布局，且成本效益更高。

48V-12V DC-DC轉(zhuǎn)換器 - 框圖

該應(yīng)用場景的主流功率級(jí)拓?fù)洳捎梅歉綦x式同步降壓轉(zhuǎn)換器。同步開關(guān)支持雙向電流流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升壓模式。從48V側(cè)觀察時(shí)，該結(jié)構(gòu)工作為同步降壓轉(zhuǎn)換器；而從12V側(cè)觀察時(shí)，它則表現(xiàn)為同步升壓轉(zhuǎn)換器。功率級(jí)的設(shè)計(jì)可采用分立MOSFET或集成化汽車電源模塊（APM）方案。

安森美（onsemi）提供多樣化元器件產(chǎn)品方案，可根據(jù)功率等級(jí)靈活擴(kuò)展設(shè)計(jì)，并優(yōu)化導(dǎo)通損耗與開關(guān)損耗的總和。通過選配關(guān)鍵及輔助元器件，例如柵極驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字隔離器和輔助電源，即可完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

為抑制升壓模式的輸出電壓紋波，可在48V側(cè)加入LC濾波器。將功率分散在更多交錯(cuò)相位中也有助于降低輸出電壓紋波。雙向運(yùn)行能力顯著影響無源元件的選型。為了實(shí)現(xiàn)雙向操作，功率級(jí)內(nèi)部電容的功能會(huì)動(dòng)態(tài)切換。因此，無源器件的選擇需要在減小輸出電壓紋波、抑制過沖以及控制系統(tǒng)成本之間進(jìn)行權(quán)衡。

汽車電源模塊

48V DC-DC轉(zhuǎn)換器中的汽車電源模塊（APM）

安森美提供了多種系列的集成化汽車電源模塊（APM），采用多種封裝規(guī)格，專為48V系統(tǒng)、輕度混動(dòng)車（MHEV）及低壓牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)。APM模塊實(shí)現(xiàn)高度集成化緊湊設(shè)計(jì)，兼具低雜散電感和減少電磁干擾（EMI）等特性。該模塊高效的電流處理能力簡化了印刷電路板（PCB）上的大電流路徑。APM集成了分流電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和緩沖電路。

表1：適用于多種48V應(yīng)用的APM模塊

APM19模塊FTC03V85A1是一款80V低RDS(ON)模塊，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是具有一個(gè)三相MOSFET橋，專為構(gòu)建1.5kW的48V-12V多相交錯(cuò)式DC-DC轉(zhuǎn)換器而優(yōu)化。APM19可用于同步降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，單個(gè)模塊可處理轉(zhuǎn)換器中的三個(gè)相位（每個(gè)相位包含兩個(gè)MOSFET開關(guān)），功率可達(dá)1.5kW。使用兩個(gè)模塊可將該設(shè)計(jì)擴(kuò)展至3kW的轉(zhuǎn)換器（6個(gè)相位）。每個(gè)相位中的同步開關(guān)可在升壓模式下實(shí)現(xiàn)電流雙向流動(dòng)。

采用多相交錯(cuò)式設(shè)計(jì)的DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠降低輸出紋波電流，從而使設(shè)計(jì)人員可以使用更小容量的電容，并實(shí)現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應(yīng)。

NXV08V110DB1是構(gòu)建相同DC-DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞牧硪环N可選模塊，其針對(duì)電機(jī)控制應(yīng)用進(jìn)行了更好的優(yōu)化。

APM19中集成的MOSFET管芯經(jīng)過精心選擇，以平衡導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗的總和，這些損耗是由MOSFET的導(dǎo)通電阻RDS(ON)、柵極電荷QG以及其他寄生效應(yīng)共同造成的。

APM19模塊已集成了RC緩沖電路，可有效抑制開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中開關(guān)節(jié)點(diǎn)上寄生電感和電容引起的振蕩。

用于電流檢測的集成式精密分流電阻，其設(shè)計(jì)優(yōu)化了寄生電感，并在整個(gè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性。

圖示：APM19 3相模塊內(nèi)部布局：MOSFET橋、NTC、分流電阻和RC緩沖器

產(chǎn)品核心價(jià)值

用于48V系統(tǒng)和應(yīng)用的柵極驅(qū)動(dòng)器

FAD3151MXA 和 FAD3171MXA 是單通道車用浮柵驅(qū)動(dòng)器，具有110V、2.5A的灌電流/拉電流能力，適用于驅(qū)動(dòng)最高達(dá)110V的高速功率MOSFET。該器件采用SOI（絕緣體上硅）襯底工藝設(shè)計(jì)，非常適合需要抗嚴(yán)重負(fù)瞬態(tài)噪聲和低至-80V接地偏移的應(yīng)用。該驅(qū)動(dòng)器配備雙向故障反饋引腳，可在出現(xiàn)去飽和（DESAT）或欠壓鎖定（UVLO）故障時(shí)生成故障輸出信號(hào)。該故障反饋引腳的雙向特性使驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng)外部的故障指令，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)故障信息交互。

除DC-DC轉(zhuǎn)換器外，該系列器件還可廣泛應(yīng)用于多種48V場景，例如電池開關(guān)、輔助設(shè)備（如暖通空調(diào)、電子渦輪增壓）、PTC加熱器、起動(dòng)發(fā)電機(jī)等。驅(qū)動(dòng)器特性包括：

帶有軟關(guān)斷功能的漏極-源極去飽和（Desaturation）檢測。去飽和保護(hù)具有可調(diào)節(jié)的閾值和消隱時(shí)間。欠壓鎖定保護(hù)（UVLO）、雙向故障反饋引腳。

集成電荷泵支持100%占空比工作模式（僅FAD3171MXA具備此功能）

圖示：應(yīng)用示例原理圖——FAD3171驅(qū)動(dòng)T10 MOSFET作為48V電池主開關(guān)

NCV21671電流檢測放大器——40V共模電壓與雙向檢測能力

NCV21671 系列電壓輸出型電流檢測放大器，提供25、50、100、200V/V四檔增益?？稍?0.1V至40V共模電壓范圍內(nèi)測量分流電阻壓降，且工作不受供電電壓影響。專用于48V-12V DC-DC轉(zhuǎn)換器的12V側(cè)電流檢測。

該零漂移架構(gòu)的低失調(diào)電壓為±25μV，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)最低達(dá)10mV全量程的檢測電阻壓降進(jìn)行精確的電流檢測。器件還包含兩個(gè)可選引腳CIN+和CIN-，簡化輸入濾波電路的設(shè)計(jì)。示例圖展示了高邊電流檢測應(yīng)用方案。

圖示：高邊電流檢測應(yīng)用原理圖示例