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      解決 48V 電網及 FuSa 難題, Power-SOI 推動智能功率器件創新

      作者:時間:2023-08-30來源:行家說三代半收藏

      混合動力汽車 (HEV) 和全電動汽車 (EV) 設計如今廣受關注,一個重要的技術趨勢正悄然影響著汽車行業——汽車動力系統中的 48V 直流 (DC) 總線系統。48V 系統不僅適用于全電動汽車和混合動力汽車,它還適用于更常見的內燃機汽車。

      本文引用地址:http://www.connhp.com/article/202308/450091.htm

      汽車應用 48V 電網

      48V 系統有何獨特之處?與在常規的供電條件下一樣,48V 系統歸根到底仍然遵循歐姆定律和基礎物理學規律,與電勢差 (V = IR)、電功率 (P = IV) 及功率損耗 (P = I2R) 相關。供電仍需要電流與電壓的結合,但電勢差(損耗)隨電流線性增加,而功率損耗也隨電流的平方而增加。簡而言之,在給定電壓下提供更多功率需要更多的電流,而更多電流會導致更高的電勢差和不可恢復的功率損耗。

      顯然,48V 系統并不是一個新概念,反之,它長久以來一直為業界所探討。但是,考慮到尺寸、能量容量(安培小時)、成本、壽命、安全性等因素,可充電的 12.6V(標稱)鉛酸電池憑借其廣泛的應用和可用性一直被作為汽車行業的主要電源總線。

      然而,隨著技術的進步,對新型車輛的動力需求大大增加。除了啟動器、照明、收音機、電動車窗、電動助力轉向、網絡和信息娛樂等基本功能外,許多其他安全和便利性功能也對動力提出更高需求,這些功能通常被歸類為高級駕駛輔助系統 (ADAS)。

      ADAS 需要在 12V 電源下提供更高的功率和支持更高能量的電池,從而為各種核心功能和新型外圍設備供電。然而,在 12V 電源條件下將 IR 壓降和 I2R 功耗保持在可接受的水平需要更粗的電纜、更多銅線和更大的連接器,這意味著在已經受到嚴格限制的車輛中,成本、重量和擁擠程度會更高。

      汽車 48V 電網的主要增長動力

      汽車 48V 電網的主要增長動力可歸納如下:


      解決 48V 電網及 FuSa 難題, Power-SOI 推動智能功率器件創新

      汽車 48V 電網的主要增長動力

      近年來,一系列嚴格的 CO2 排放標準在全球各地相繼出臺,例如美國出臺的 2025 年企業平均燃油經濟性法規CAFE (Corporate Average Fuel Economy) ,歐洲對生產不合規車輛的處罰,以及許多規范汽車使用而制定的相關法規,都拉動了汽車行業對更高效率電氣網絡和架構的需求,例如48V 電網。

      同時,一系列針對汽車內燃機的(ICE)減排要求,如2026年的歐七排放法規(Euro 7 regulations),以及種種對汽車冷啟動的限制,也增加了對 48V 電網的需求。

      另外,48V 電池現已廣泛應用于兩輪車和低速電動汽車 (LEV),且 48V 電池交換系統已經在兩輪車和低速電動汽車(LEV)中實現標準化。這降低了 48V 電池的成本,也推動了 48V 電源總線在汽車中的采用。

      隨著谷歌 48V 機架電源架構的成功引入,48V 架構現已廣泛應用于數據中心和工業應用中。這進一步促進了 48V 電源總線在汽車應用中的推廣。

      48V 電網的優勢

      48V 電源架構具有以下主要優勢:

      48V 電源架構能夠提供更高的系統效率

      1. 與兩級轉換 (48V -> 12V -> POL) 架構相比,從 48V 總線到負載點 (POL) 電壓的直接轉換具有更高的效率

      2. 如前所述,以較低電流極大地降低功耗也有助于提供更佳的系統效率

      48V電源架構更具成本競爭力

      1. 48V 電源架構可以減少車內 48V 至 12V 中間總線轉換器 (IBC) 的數量

      2. 48V 電源總線因具有更低的電流而使線束成本更低

      48V 電源架構支持更先進的技術

      1. 有了48V 電源總線的加持,無刷技術得以用于車內智能電機

      2. 48V 直接轉換最高支持 30kW/m 的功率,突破了 48V 到 12V IBC DCDC(大約2.5kW/m)的功率限制,助力支持更先進的技術

      48V 電源架構與

      解決 48V 電網及 FuSa 難題, Power-SOI 推動智能功率器件創新


      擁有 12V 子網的 48V 電網混合架構

      要支持將 48V 電源直接轉換為 POL 電壓, BCD 工藝最大額定電壓也需要增大??紤]一定的安全系數,汽車 IC 的最大額定電壓約為典型電壓的 1.5 至 2 倍(例如,對 48V 標稱電壓而言,約為100V)。為了滿足嚴格的 AEC-Q100C 要求, BCD 工藝額定電壓將是 IC 最大額定電壓的 1.5 到 2 倍左右,這使新型 BCD 工藝提出了高達 200V 額定電壓的需求。

      憑借其 SOI/DTI 隔離技術和超低導通電阻晶體管,可以將芯片尺寸大大縮小。相比體硅技術,縮小超過 50%。

      功能安全 (FuSa) 與

      由于高級駕駛輔助系統 (ADAS) 功能的巨大需求和日益復雜的汽車電子系統,對汽車功能安全認證 (ISO 26262) 的需求也迅速增長。

      解決 48V 電網及 FuSa 難題, Power-SOI 推動智能功率器件創新


      Power-SOI 助力滿足 FuSa 需求

      Power-SOI 助力汽車智能電源 IC

      滿足 48V 架構和 FuSa 的更高要求

      為了支持 48V 架構并滿足更高的 FuSa 要求,對下一代汽車智能電源 IC 的需求也水漲船高,尤其是智能電機、電源管理 IC(PMIC)和系統基礎芯片(SBC)IC。

      Power-SOI 在滿足智能電機、PMIC 和 SBC 的主要需求方面具備以下的優勢:


      解決 48V 電網及 FuSa 難題, Power-SOI 推動智能功率器件創新


      結論

      Power-SOI 能夠助力 IC 設計人員獲得易于設計、具有更快上市時間 (TTM)、更穩健設計和更高功率密度的解決方案,可以滿足嚴苛的工業要求和新興工業電源趨勢。

      除了上述關鍵應用之外,Power-SOI 還將助力提升智能電機 IC、智能氣動 IC、智能電機控制器 IC、以太網供電 (PoE) IC 等產品的性能和競爭力。 擁有豐富的 Power-SOI 產品組合(200mm 和 300mm ) 及工業應用專業積淀,我們期待與您攜手合作,共同推動汽車 IC 的發展創新。



      關鍵詞: Power-SOI Soitec

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