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

例如，輕度混合動力汽車（MHEV）是首批采用雙電池設計的車型之一。48V-12V 直流 - 直流（DC-DC）轉換器負責連接新型 48V 電池與傳統(tǒng) 12V 電池，其中傳統(tǒng) 12V 電池將繼續(xù)為低功率負載及現(xiàn)有的 12V 系統(tǒng)供電，如信息娛樂系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)及安全模塊等。

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

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

此外，48V 系統(tǒng)還是推動高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及更高階自動駕駛功能落地的關鍵技術。電動助力轉向、線控轉向及線控制動（X-by-Wire，線控技術）均屬于高功率耗配件，而線控（X-by-Wire）系統(tǒng)還對可靠性、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，線控轉向等高峰值負載設備的冗余驅動設計可實現(xiàn)更輕量化的布局，且成本效益更高。

48V-12V DC-DC轉換器 - 框圖

該應用場景的主流功率級拓撲采用非隔離式同步降壓轉換器。同步開關支持雙向電流流動，實現(xiàn)升壓模式。從48V側觀察時，該結構工作為同步降壓轉換器；而從12V側觀察時，它則表現(xiàn)為同步升壓轉換器。功率級的設計可采用分立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)功率等級靈活擴展設計，并優(yōu)化導通損耗與開關損耗的總和。通過選配關鍵及輔助元器件，例如柵極驅動器、數(shù)字隔離器和輔助電源，即可完成系統(tǒng)設計。

為抑制升壓模式的輸出電壓紋波，可在48V側加入LC濾波器。將功率分散在更多交錯相位中也有助于降低輸出電壓紋波。雙向運行能力顯著影響無源元件的選型。為了實現(xiàn)雙向操作，功率級內部電容的功能會動態(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)成本之間進行權衡。

汽車電源模塊

48V DC-DC轉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)、輕度混動車（MHEV）及低壓牽引系統(tǒng)設計。APM模塊實現(xiàn)高度集成化緊湊設計，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、負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和緩沖電路。

表1：適用于多種48V應用的APM模塊

APM19模塊FTC03V85A1是一款80V低RDS(ON)模塊，其設計特點是具有一個三相MOSFET橋，專為構建1.5kW的48V-12V多相交錯式DC-DC轉換器而優(yōu)化。APM19可用于同步降壓轉換器拓撲，單個模塊可處理轉換器中的三個相位（每個相位包含兩個MOSFET開關），功率可達1.5kW。使用兩個模塊可將該設計擴展至3kW的轉換器（6個相位）。每個相位中的同步開關可在升壓模式下實現(xiàn)電流雙向流動。

采用多相交錯式設計的DC-DC轉換器能夠降低輸出紋波電流，從而使設計人員可以使用更小容量的電容，并實現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應。

NXV08V110DB1是構建相同DC-DC轉換器拓撲的另一種可選模塊，其針對電機控制應用進行了更好的優(yōu)化。

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

APM19模塊已集成了RC緩沖電路，可有效抑制開關轉換過程中開關節(jié)點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，其設計優(yōu)化了寄生電感，并在整個溫度范圍內實現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性。

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

產(chǎn)品核心價值

用于48V系統(tǒng)和應用的柵極驅動器

FAD3151MXA 和 FAD3171MXA 是單通道車用浮柵驅動器，具有110V、2.5A的灌電流/拉電流能力，適用于驅動最高達110V的高速功率MOSFET。該器件采用SOI（絕緣體上硅）襯底工藝設計，非常適合需要抗嚴重負瞬態(tài)噪聲和低至-80V接地偏移的應用。該驅動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）故障時生成故障輸出信號。該故障反饋引腳的雙向特性使驅動器能夠響應外部的故障指令，從而實現(xiàn)系統(tǒng)內故障信息交互。

除DC-DC轉換器外，該系列器件還可廣泛應用于多種48V場景，例如電池開關、輔助設備（如暖通空調、電子渦輪增壓）、PTC加熱器、起動發(fā)電機等。驅動器特性包括：

帶有軟關斷功能的漏極-源極去飽和（Desaturation）檢測。去飽和保護具有可調節(jié)的閾值和消隱時間。欠壓鎖定保護（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：應用示例原理圖——FAD3171驅動T10 MOSFET作為48V電池主開關

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轉換器的12V側電流檢測。

該零漂移架構的低失調電壓為±25μV，能夠實現(xiàn)對最低達10mV全量程的檢測電阻壓降進行精確的電流檢測。器件還包含兩個可選引腳CIN+和CIN-，簡化輸入濾波電路的設計。示例圖展示了高邊電流檢測應用方案。

圖示：高邊電流檢測應用原理圖示例