可從48V直接降壓到3.3V的DC-DC轉換IC：能從48V直接降壓到3.3V嗎?

ROHM推出汽車和工業設備等中需求高漲的可將48V等高輸入電壓直接降至3.3V低電壓的DC-DC轉換IC“BD9V100MUF-C”，現有的高耐壓DC-DC轉換IC可輸入超過48V的高電壓，但絕大多數受降壓比的限制，別說能降到3.3V就連5V的也不盡人意。BD9V100MUF-C將限制降壓比的功率開關的最小導通時間縮短到業界最短的9ns，從而成功攻克了該課題。BD9V100MUF-C曾相繼在2016年4月的“TECHNO-FRONTIER 2016”、“CEATEC JAPAN 2016”等展出，受到廣泛關注。我們就其研發背景和特長採訪了ROHM株式會社的應用工程師柴戸 孝信（Takanobu Shibako）先生。

－以“可從48V直接降壓到3.3V的DC-DC轉換IC”為宣傳語的“BD9V100MUF-C”，出展此前的CEATEC時受到了廣泛關注。

是的，非常感謝大家的關注。從今年4月正式推出本產品以來，已經收到很多諮詢。

－首先我注意到“從48V”這個電壓值，請問具體是基於什麼樣的背景提出這個電壓值的呢？

為避免誤認為是“48V專用”，我先來解釋一下。BD9V100MUF-C的最大額定輸入電壓為+70V，推薦工作電壓為+60V。而關鍵要點是最小導通時間僅為業界最短的9ns。僅從規格方面看，可能給人“60V輸入的”感覺吧。不過BD9V100MUF-C的研發背景之一是在汽車領域48V電源系統的複合動力車備受矚目。

－就我個人而言，我首先聯想到的是電信48V，原來是車載啊。

當然，也可支援電信48V，這也包括在目標應用中，但車載應用是ROHM的擅長領域之一，尤其對汽車省能源格外關注。

－瞭解了。我們還是圍繞主題談吧，在高耐壓DC-DC轉換器的基礎上，請您談一下與汽車的48V複合動力系統之間的關聯。

48V複合動力系統之所以備受矚目，是因為與傳統的12V系統相比燃油經濟性更優異。該系統中48V是車載設備基本的供給電源。眾所周知，車載設備電子電路的電源是5V和3.3V等低電壓，因此傳統的12V系統是從標稱12V降壓至5V或3.3V。作為DC-DC轉換器，多使用車載級耐壓40V左右的降壓型DC-DC轉換器。這樣說來，48V系統就需要從48V降壓至5V和3.3V。

－這樣的話，傳統使用的耐壓40V左右的DC-DC轉換器就不能再用了吧。可是，雖然種類並不是很多，還有耐壓60V以上的降壓轉換器。ROHM應該也在不久前推出過80V耐壓的降壓轉換器。

您是指“BD9G341AEFJ”吧。的確，僅涉及輸入耐壓的話，是有可48V輸入的降壓轉換IC的。可是，涉及到可從48V降壓到特別是3.3V的話，因這些IC可支援的降壓比的關係，基本上現有的DC-DC轉換IC中，無法以2MHz的振盪頻率從48V直接降到3.3V。

－不是很明白“可支援的降壓比”的含義，您能否解釋一下？

降壓型DC-DC轉換器在開關的1個週期內，僅在開關導通時間將輸入傳送到輸出來進行降壓。簡單地講，就是將10V輸入以50%的占空比、即按導通時間50%、關斷時間50%進行開關，則輸出變為一半（5V）。這樣講能明白吧？

－瞭解。

那麼，也應該明白要想將10V變為3.3V，導通時間只要按33%的占空比進行開關即可了吧。將這種相對於輸入電壓的輸出電壓比稱為“降壓比”，降下來的電壓越大，表述為“降壓比越高”。反過來表述的話，就是輸出電壓越小，降壓比越高。前面提到的從48V到3.3V的降壓，用占空比說的話是3.3V÷48V≒6.9%，因此降壓約93%，一般來講可以說是非常高的降壓比了。

－原來如此。這樣說來，可以說現有的降壓轉換IC是無法以這個降壓比、也就是這個占空比工作的對嗎？

從結論上講的確如此。一般相對於輸入可降下來的最小電壓可通過公式來表示。

其中，“最小導通時間”是指降壓轉換IC可控制的最短導通時間。功率開關是電晶體，因此開/關工作需要時間。另外，決定開關占空比的內部的回饋及控制電路受延遲和雜訊干擾等影響，也有控制極限。這些因素決定實際的最小導通時間、即最小導通時間的實力。換言之，降壓轉換IC的最小導通時間是IC的性能之一，因此雖然不是百分之百但一般都會在技術規格書中提供這個資料。

我們在公式中填入示例數位看一下。假設開關頻率為600kHz，最小導通時間為200ns，則

這個性能的轉換器的話，如果是48V輸入則降壓極限是不到5.8V。順便提一下，如果是12V輸入則降壓極限是1.44V，因此這個規格也可以滿足絕大多數輸出電壓要求。

－BD9V100MUF-C的另一個關鍵字是“最小導通時間9ns”，宣傳說最小占空比更小，因此可支援較高的降壓比。

那麼我們在剛才的公式中填入9ns看一下。

按照計算是這樣的，雖然實際上無法產生低於轉換IC內部基準電壓例如0.8V的輸出電壓，但可降到轉換IC的最小輸出電壓。

－看公式時才注意到，例如將開關頻率降到300kHz時，這個條件下是否可以實現3.3V呢？

是的。的確，降低頻率是降壓比較高時的處理方法之一。

－這樣不行嗎？

“車載”這個環境條件是關鍵點。汽車配有收音機，AM波段使用到1.84MHz的頻率。開關電源的振盪頻率如果在1.84MHz以下則會與AM波段干涉，因此要求達到2MHz以上的開關頻率。如文本最前面所述，BD9V100MUF-C的一大目標市場就是車載領域，因此目標就是能夠實現“開關頻率2MHz以上，從48V直接降壓到3.3V”。

實際計算一下結果如下：

進一步講，48V是標稱電壓，因此當然需要餘量。在48V複合動力市場，最大輸入電壓要求60V，填入公式後結果如下：

另外，如果是3.3V輸出，輸入最大可以是多少呢，通過逆運算得出3.3V÷0.018＝183V。但是，BD9V100MUF-C的額定輸入是70V，推薦工作電壓為最大60V，因此實際上是60V。

－實際上現有的轉換IC的最小導通時間大概是多少？

這裡有資料，請看資料。最小導通時間以外是類似降壓型DC-DC轉換IC的比較。

在這個調查結果中，其他公司產品的最小導通時間最短也要30ns，通過計算看距離市場需求還稍微差一點。當然也有人認為可以勉強使用，但考慮到寬裕量的話，風險還是很高的。而BD9V100MUF-C則具有充分的餘量，並具有滿足市場需求的性能。

（接Part 2）