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可從48V直接降壓到3.3V的DC/DC轉換IC Part 2

簡化48V複合動力系統的電源,降低損耗

Keyword
  • 兩步
  • 一步
  • 效率
  • 安裝空間
  • 元件數量
  • 損耗
  • 可靠性
  • 工時
  • AEC-Q100
  • 內建N-ch MOSFET
  • 升壓二極體

-提到現有的轉換IC絕大多數無法滿足要求,那48V系統的電源現狀是怎樣的呢?

絕大多數採用兩步降壓方式。例如,從48V降壓至12V,再從12V降壓至3.3V等低電壓的方法。如果是這種方法,列舉的3家公司的IC可用於從48V到12V的降壓,從12V的降壓可使用支援現有12V系統的車載用轉換IC。

-這樣說來,ROHM為什麼致力於從48V直接降至低電壓?

兩步變為一步,其實有諸多好處。首先,效率得到改善。而且,2個電源電路變為1個,可減少PCB板的安裝空間元件數量

-說到減少元件數量和PCB板空間能夠馬上理解,可效率改善具體是怎樣的呢?

來看這個例子。

在這個例子中,兩步時在第1段有20%的損耗。而且在第2段又有15%的損耗,因此效率為80%×85%=69%。而一步時雖然具有降壓比高則效率下降的趨勢,但比起兩步其高效率還是備受期待。

-還有其他好處嗎?

設計的電路減少了1個,因此設計和評估的工時減少,可縮短研發週期。當然,我認為還有助於降低成本。另一個重要之處在於,元件數量減少意味著可靠性也得以提高。這不正是受汽車特別歡迎的嗎?

-既然提到“設計”,就請您介紹一下BD9V100MUF-C的規格。

好的。但是,由於尚且不是最終的內容和數值,所以僅供參考。下面是特點和主要規格匯總。

特點

  • ・符合AEC-Q100標準
  • ・內建Nch POWER MOSFET
  • ・緩啟動功能
  • ・電流模式控制
  • ・過電流保護功能
  • ・防止低輸入誤動作功能
  • ・溫度保護功能
  • ・輸入過電壓保護功能
  • ・輸出過電壓保護功能
  • ・負載短路保護功能
  • ・大功率小型表面貼裝型包裝

主要規格

  • ・輸入電壓範圍:16V~60V
  • ・最小導通時間:9ns
  • ・輸出電壓範圍:0.8V~5.5V
  • ・輸出電流:1A(最大)
  • ・工作頻率:2.1MHz(Typ)
  • ・基準電壓:0.8V±2%(整個溫度範圍)
  • ・關斷時電路電流:0µA(Typ)
  • ・工作溫度範圍:-40°C~+125°C

包裝 W(Typ)×D(Typ)×H(Max)
VQFN24SV4040 4.00mm×4.00mm×1.00mm

關於特點,首先第一條就是車載用因此符合AEC-Q100標準。這是用於汽車的必備項目。內建功率開關。高耐壓DC/DC轉換IC中,開關多為外接,而BD9V100MUF-C則為了將外接元件控制在最少並簡化設計,內建了高耐壓的N-ch MOSFET

-這個電路圖是基本的應用電路示例,不過的確外接元件比較少。

基本上所需的外接元件僅為輸入和輸出電容、電感、輸出電壓設定用電阻R1和R2、相位補償用R3和C1、振盪頻率設定用電阻RRT、內部穩壓器用電容、自舉用的RBOOT、CBOOT。不僅內建開關MOSFET,還內建有自舉用的升壓二極體。這樣即具備幾乎所有的必備保護功能。高耐壓且最小導通時間小,因此電路結構和所需元件無需特殊零件。

控制採用電流模式。電流模式適用於高速工作,相位補償也簡單。

輸出電流為1A,可涵蓋廣泛的應用。另外,輸入電壓範圍為16V~60V,輸出電壓範圍為0.8V~5.5V。從規格即可看出這是將高輸入電壓直接降至5V以下低電壓的產品。

-最後,可以請您介紹一下是怎樣實現業界最小導通時間的嗎?

涉及到專利等關係,可以談的不多。眾所周知,實現高降壓比需要縮短最小導通時間,而傳統的控制方法受雜訊影響和電路延遲等影響,最小導通時間已經接近極限。對此,ROHM利用獨有的創意和技術超越了極限。可以說的只能到這,還請諒解。

-那麼可以請您總結一下嗎?

基本上,這是一款強烈意識到“48V複合動力系統用”的降壓型DC/DC轉換器,是在工業設備和電信等高電壓應用中,可直接降至5V以下的低電壓的IC。

迄今為止,一定有“需要降壓比高的轉換時不得不放棄一步轉換而採取兩步轉換”的例子。尤其是在車載設備中,為了避開與無線電廣播相互干擾,2MHz以上的開關頻率是關鍵條件,在48V系統中兩步轉換幾乎被認為是標準做法。“BD9V100MUF-C”利用ROHM獨有的控制技術,實現9ns的最小導通時間,在2MHz以上的高速開關條件下,可從60V一步直接轉換到5V以下。通過以上介紹,希望大家能夠瞭解到這款產品效率改善、小型化、元件數量減少、以及可靠性提高等諸多優勢,並刷新傳統的常識。

-感謝您的講解。

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