ROHM的Nano Pulse Control技术助力48V车载电源系统进一步发展

日期:2017-08-31

 
日前,全球知名半导体制造商ROHM面向轻度混合动力汽车等48V电源驱动的车载系统,发布了一款汽车要求的2MHz工作(开关)条件下业界最高降压比的内置MOSFET降压型DC/DC转换器*1)“BD9V100MUF-C”。在新闻发布会上,ROHM半导体(上海)有限公司设计中心高级工程师陈乃文介绍了该产品的研发背景和技术优势,ROHM Co., Ltd. LSI商品开发本部电源管理技术项目先进技术开发组工程师山口雄平、LSI商品开发本部电源解决方案LSI产品开发部电源技术开发课1组工程师福本洋祐回答了记者提问。

 
 
ROHM Co., Ltd. LSI商品开发本部 电源管理技术项目 先进技术开发组 工程师 山口雄平
 
48V电池汽车市场需要更新技术
陈乃文介绍说,近年来,在对节能和环保性能要求越来越高的汽车领域,搭载48V电源系统(与以往的12V电源系统相比燃油经济性改善效果更好,与全混合动力汽车相比成本性能更佳)的轻度混合动力汽车备受瞩目。然而,车载系统必须保持2MHz工作,而能够从48V直接降压到驱动ECU(Electronic Control Unit)所需的3.3V或5V的电源IC并不存在,需要制造12V等中间电压,进行2步降压。
她表示,48V电池汽车市场的发展是各国推进CO2减排相关法律法规的结果。面向2020年各地区都制定了CO2减排目标,其中欧洲(EU)的CO 2减排标准在全球最严格;中国、印度等国也引入了减排法规,随之而来的是电动车辆不断增多。预计2024年采用48V电池的车辆生产台数为710万台/年(增长40%)。
 

 
陈乃文认为,通过电子电路增加引擎的支持系统,电动化可减轻引擎的负担(油耗),改善燃油经济性。48V轻度混合EV(48V Mild HEV)在铅电池之外另搭载48V电池(锂离子等)(双电池系统),从铅变更为锂离子等,引擎的再生能源(充电)效率提高,可减少大量使用电能的空调和电机等的消耗电流(48V的负载电流仅为12V负载电流的1/4)。此外,运行相同负载(功能)时,提高电压可降低电流,使线束更细,实现车体的小型轻量化。为此,2013年末业内一些商家,包括大众、奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷联手制定并推出了48V系统标准“LV148”。
 

 
搭载世界最尖端技术的新产品
为满足新市场对电源IC的需求,ROHM充分利用模拟设计技术和电源系统工艺技术优势及垂直统合型生产体制,开发出超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,实现了“电源系统的单芯片化”。
陈乃文称,“BD9V100MUF-C”搭载超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,2MHz工作时高达60V的高电压输入可输出达2.5V的低电压(业界最高降压比24比1)。这不仅可使外围元器件小型化,同时,以往只能用2个以上电源IC组成的高低电压转换结构,如今仅需“1个电源IC”即可,因此可一举实现应用的小型化与系统的简化。
 



 
利用超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control” ROHM攻克车载 / 工业设备市场的技术课题,有助于产生更高的输入电压(为实现小型轻量化、提高燃油经济性)、生成更低的输出电压(为直接驱动MCU、ECU)。同时满足对电源IC高耐压(耐受更高电压的能力)、高频率(迅速切换电气信号的能力)的要求。
 

 
据陈乃文介绍,元件耐压能力的提升使噪声干扰成分增加,脉冲宽度缩窄,高耐压化的关键技术是窄脉冲的控制技术。而高频化使元件寄生电容噪声干扰成分增加,脉冲宽度缩窄,高频化的关键技术是窄脉冲的控制技术。
ROHM的新产品“BD9V100MUF-C”搭载了利用超高速脉冲控制电路和高耐压BiCDMOS工艺技术优势等开发而成的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,实现了电源IC的世界最小开关导通时间9ns(开关导通时间是电源IC的控制脉冲宽度,N是10的负9次幂),从而实现了业界最高降压比。
而且,“BD9V100MUF-C”始终保持不影响AM广播频段(1.84MHz Max.)的2MHz工作,同时高达60V的高输入电压可输出驱动ECU的5V和3.3V(最小2.5V)低电压。
开发这一新产品的山口雄平说,Nano Pulse Control是在ROHM的垂直统合型生产体制下,凝聚“电路设计”“布局”“工艺”三大尖端模拟技术优势而实现的超高速脉冲控制技术。非常有助于轻度混合动力汽车、工业机器人、基站的辅助电源等用48V电源系统驱动的应用的小型化和系统的简化。
有了ROHM的“BD9V100MUF-C”,轻度混合动力汽车的48V电源系统等从高电压转为低电压的电压转换结构仅用“1个电源IC”即可,元器件数量减半,不仅可实现应用的小型化和系统的简化,同时通过高频工作,还可实现外置元器件(线圈)的小型化。
 

 
据介绍,该产品已于2017年7月开始出售样品(样品价格1000日元/个,不含税),预计将于2017年12月开始暂以月产10万个的规模投入量产。前期工序的生产基地为ROHM滨松株式会社(日本滨松市),后期工序的生产基地为ROHM Electronics Philippines, Inc.(菲律宾)。
山口雄平也表示,ROHM计划在今年内开发出搭载“Nano Pulse Control”的工业设备用电源IC,继续为工业设备的小型化、系统简化贡献力量。

 
www.rohm.com.cn

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