這件事,，我們要從汽車的電池說起,。
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,，我們看到越來越多的汽車采用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,，引擎負擔很大,。而現(xiàn)在“12V＋48V”電池的汽車，12V電池負載電流小的系統(tǒng),，比如音響,、儀表等；48V則負載電流大的系統(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,，預計到2024年采用48V電池的電動車生產(chǎn)臺數(shù)要達到710萬臺／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？這是因為使用48V的電源有個很大的技術難題,。從電源上看,，12V鉛電池車，用12V電源直接轉化到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行供電，對于整個電源設計來說,，這么大跨度的電壓轉換對電源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,、高頻率兩個要求,，實現(xiàn)這兩點的技術關鍵點在于脈沖的寬度。為什么提高輸入電壓,，它的脈沖寬度要縮窄,？這是因為要在保持輸出電壓不變的情況下，提高輸入電壓,，它的脈沖寬度必定要縮窄,，否則無法維持輸出電壓不變的。另外在整個DC／DC的回路里面,，導線上有一定的寄生電感,，在開關的時候它會產(chǎn)生一個反電動式，引起振蕩,，所以電流監(jiān)控,，是會有一定的延遲時間再去進行采樣。另外,，從線圈電流反饋到IC內(nèi)部,，也需要一定的時間，所以會有一個電路的延遲,。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題,，即使脈沖寬度非常窄,，也要建立一個電流模式控制，以此來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，該技術凝聚了羅姆的電路設計,、布局,、工藝三大尖端技術。使用窄脈寬控制技術不僅能夠節(jié)省空間,，還實現(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的DC／DC去設計,，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)布會上,，羅姆就給我們介紹了基于脈寬控制技術開發(fā)的電源IC“BD9V100MUF－C”,。對于48V電池系統(tǒng)有兩個要求，一是系統(tǒng)的簡化,，高降壓比,；二是開關頻率保持2MHz以上進行工作?；谶@兩點,，它所需要的脈沖的寬度至少需要20ns實現(xiàn)?！癇D9V100MUF－C”就基于這樣一個窄脈寬控制技術,，實現(xiàn)了單芯片化。ROHM半導體（上海）有限公司設計中心高級工程師陳乃文跟21ic記者進一步介紹到：“所謂的單芯片也就是原先60V－2．5V的電壓轉換必須使用2級DCDC去實現(xiàn),，首先從60V轉到12V,，再從12V轉到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換,。有助于簡化整個電源系統(tǒng)的設計，也使得整體設計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PCB的面積降低有70％之多,?！?/p>
此外，該款芯片工作的性能表現(xiàn)優(yōu)異,。首先,，在開關2．1MHz的條件下，可以實現(xiàn)將輸入電壓60V直接轉化為輸出電壓2．5V,，降壓比達到24比1,，這是業(yè)界第一家廠商能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的轉換,。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)置了一些保護的功能,。此款芯片也采用了焊料潤濕性非常優(yōu)異的一個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)品開部 電源技術開發(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,，計劃在今年年底會開始量產(chǎn),，預計今年也會推出面向工業(yè)設備市場的一些產(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,！未來羅姆有何發(fā)展方向,？ROHM Co．， Ltd． 電源解決方案LSI產(chǎn)品開部電源技術開發(fā)課工程師福本洋祐說到：“目前這款電源IC的轉化效率在60％－70％左右,，未來方向有兩個,，一個提高它的轉化效率，另外一個現(xiàn)在12V的電源基本上現(xiàn)在市場上用的是兩段式,。羅姆接下來的目標是能夠?qū)崿F(xiàn)直接從12V降到1V,。”
從雙芯到單芯,，羅姆這款電源IC做到了,，我們期待未來這款電源IC在48V車載電源系統(tǒng)上的大作為！