這件事，我們要從汽車的電池說(shuō)起。

眾所周知，傳統(tǒng)汽車所用的電池都是12V的鉛電池。然而近年來(lái)，我們看到越來(lái)越多的汽車采用12V的鉛電池之外，另外還搭載48V鋰電池，采用雙電池系統(tǒng)。為什么要增加48V的電池？

按照以往，12V電池向所有電氣系統(tǒng)供電，引擎負(fù)擔(dān)很大。而現(xiàn)在“12V＋48V”電池的汽車，12V電池負(fù)載電流小的系統(tǒng)，比如音響、儀表等；48V則負(fù)載電流大的系統(tǒng)，如空調(diào)、車燈等，可以起到雙管齊下的效果，效率有了明顯的提升！這種“雙電池系統(tǒng)”的汽車發(fā)展迅猛，數(shù)據(jù)表明，預(yù)計(jì)到2024年采用48V電池的電動(dòng)車生產(chǎn)臺(tái)數(shù)要達(dá)到710萬(wàn)臺(tái)／每年。

雙電池系統(tǒng)既然那么好，那為什么以往汽車用的一直都是12V電池？這是因?yàn)槭褂?8V的電源有個(gè)很大的技術(shù)難題。從電源上看，12V鉛電池車，用12V電源直接轉(zhuǎn)化到3．3V或者5V，去給一些電子的控制單元去供電。而48V電源的電池車，輸入電壓有了大幅的提升，但要達(dá)到和原先相同的3．3V或者5V的輸出電壓，以給電子控制單元進(jìn)行供電，對(duì)于整個(gè)電源設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這么大跨度的電壓轉(zhuǎn)換對(duì)電源IC的要求非常高。

從更高的輸入電壓生成更低的輸出電壓，要求電源IC能夠滿足高耐壓、高頻率兩個(gè)要求，實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于脈沖的寬度。為什么提高輸入電壓，它的脈沖寬度要縮窄？這是因?yàn)橐诒３州敵鲭妷翰蛔兊那闆r下，提高輸入電壓，它的脈沖寬度必定要縮窄，否則無(wú)法維持輸出電壓不變的。另外在整個(gè)DC／DC的回路里面，導(dǎo)線上有一定的寄生電感，在開(kāi)關(guān)的時(shí)候它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)式，引起振蕩，所以電流監(jiān)控，是會(huì)有一定的延遲時(shí)間再去進(jìn)行采樣。另外，從線圈電流反饋到IC內(nèi)部，也需要一定的時(shí)間，所以會(huì)有一個(gè)電路的延遲。為了確保短路等等異常情況下，仍然能夠保證芯片工作的安全性，所以要解決這樣的問(wèn)題，即使脈沖寬度非常窄，也要建立一個(gè)電流模式控制，以此來(lái)保證輸出電壓能夠穩(wěn)定，不受任何因素的影響。

基于此，羅姆研究出了窄脈寬控制技術(shù)，該技術(shù)凝聚了羅姆的電路設(shè)計(jì)、布局、工藝三大尖端技術(shù)。使用窄脈寬控制技術(shù)不僅能夠節(jié)省空間，還實(shí)現(xiàn)了單芯片化。在同樣的輸入電壓和輸出電壓的條件下，由原先必須使用兩級(jí)的DC／DC去設(shè)計(jì)，而變?yōu)橹恍枰活w芯片就可以完成。

2017年8月29日在北京的媒體發(fā)布會(huì)上，羅姆就給我們介紹了基于脈寬控制技術(shù)開(kāi)發(fā)的電源IC“BD9V100MUF－C”。對(duì)于48V電池系統(tǒng)有兩個(gè)要求，一是系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，高降壓比；二是開(kāi)關(guān)頻率保持2MHz以上進(jìn)行工作。基于這兩點(diǎn)，它所需要的脈沖的寬度至少需要20ns實(shí)現(xiàn)。“BD9V100MUF－C”就基于這樣一個(gè)窄脈寬控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單芯片化。ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司設(shè)計(jì)中心高級(jí)工程師陳乃文跟21ic記者進(jìn)一步介紹到：“所謂的單芯片也就是原先60V－2．5V的電壓轉(zhuǎn)換必須使用2級(jí)DCDC去實(shí)現(xiàn)，首先從60V轉(zhuǎn)到12V，再?gòu)?2V轉(zhuǎn)到2．5V。但是使用這款芯片，單顆芯片就可以完成60V到2．5V這樣大幅度電壓的轉(zhuǎn)換。有助于簡(jiǎn)化整個(gè)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也使得整體設(shè)計(jì)面積有很大程度的降低。由于高頻率，外圍使用的電感也可以變得更小型，整個(gè)PCB的面積降低有70％之多。”

此外，該款芯片工作的性能表現(xiàn)優(yōu)異。首先，在開(kāi)關(guān)2．1MHz的條件下，可以實(shí)現(xiàn)將輸入電壓60V直接轉(zhuǎn)化為輸出電壓2．5V，降壓比達(dá)到24比1，這是業(yè)界第一家廠商能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)換。其次它工作在2MHz的情況下，輸入電壓在16V－60V之間變化的時(shí)候，仍然可以保證輸出電壓2．5V恒定，而不受AM頻段的一些干擾。另外，芯片也內(nèi)置了一些保護(hù)的功能。此款芯片也采用了焊料潤(rùn)濕性非常優(yōu)異的一個(gè)QFN4×4的封裝，它使得貼裝的良率有所提高。

圖：ROHM Co．， Ltd． 電源解決方案LSI產(chǎn)品開(kāi)部 電源技術(shù)開(kāi)發(fā)課 工程師 福本洋祐

據(jù)介紹，這款“BD9V100MUF－C”目前可以提供樣品，計(jì)劃在今年年底會(huì)開(kāi)始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)今年也會(huì)推出面向工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)的一些產(chǎn)品。目前已經(jīng)有幾家汽車廠商采用羅姆的這款電源IC產(chǎn)品了！未來(lái)羅姆有何發(fā)展方向？ROHM Co．， Ltd． 電源解決方案LSI產(chǎn)品開(kāi)部電源技術(shù)開(kāi)發(fā)課工程師福本洋祐說(shuō)到：“目前這款電源IC的轉(zhuǎn)化效率在60％－70％左右，未來(lái)方向有兩個(gè)，一個(gè)提高它的轉(zhuǎn)化效率，另外一個(gè)現(xiàn)在12V的電源基本上現(xiàn)在市場(chǎng)上用的是兩段式。羅姆接下來(lái)的目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)直接從12V降到1V?！?/p>

從雙芯到單芯，羅姆這款電源IC做到了，我們期待未來(lái)這款電源IC在48V車載電源系統(tǒng)上的大作為！