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汽车行业向电气化转型加速，48V系统在汽车中的应用日益广泛，其与12V系统的结合成为提升汽车性能和功能的关键路径，48V-12V DC-DC转换器作为连接两个电压系统的核心部件，需求不断攀升。

安森美做了一份白皮书，介绍了48V-12V的系统解决方案，涵盖从功率模块到各种分立器件等丰富产品组合。我们可以一起来看看。

Part 1

48V系统的需求分析与方案选择

汽车行业正经历深刻变革，自1898年引入电气照明以来，对电气特性和功能的需求持续增长。

12V系统在面对日益增加的电气负载时已显露出极限，汽车行业向48V系统过渡的趋势愈发明显。48V系统能够提供更大的可用功率，有助于缩小电线和连接器尺寸，从而适应更多电气功能的同时降低功耗。

在轻度混合动力汽车（MHEV）中，48V-12V DC-DC转换器尤为关键，它将新的48V电池与传统12V电池相结合，为不同负载供电，确保车辆各系统的稳定运行。

智能驾驶和自动驾驶功能的不断演进，对功率的需求也日益增加。线控转向、线控制动等功率消耗较大的配件，需要稳定且高效的电源供应。48V系统因其更高的电压裕量，能够更好地满足这些高功率需求，为车辆的智能化和自动化提供有力支持。

全球MHEV市场呈现稳步增长态势，尽管其增速不及纯电动汽车（BEV）和插电混合动力汽车（PHEV）市场，但仍占据重要份额。

2021年全球MHEV市场价值为711.9亿美元，预计到2030年将达到3332.7亿美元，2021年至2030年的复合年增长率（CAGR）为18.5%。

亚太地区由于车辆销量高，尤其是中国市场的强劲需求，占据了最大的市场份额，预计未来增长速度将更快。这一市场增长趋势为48V-12V DC-DC转换器市场带来了广阔的发展空间。

48V系统在汽车中的普及，传统12V配件将逐步向48V总线迁移，这将进一步推动48V-12V DC-DC转换器市场的增长。同时，48V系统在商用车、农用车等领域的应用也在逐渐增加，为转换器市场带来了更多的市场机会。

onsemi提供的48V-12V DC-DC转换器系统解决方案具有高度集成化和模块化的特点，能够有效减少系统复杂度，提高系统可靠性。

其汽车电源模块（APM）系列产品集成了多个MOSFET，可处理多种典型应用，提升了系统的集成度和性能。通过采用冗余设计等措施，确保在关键安全系统中的可靠性。

在功率转换效率方面，采用的新型T10屏蔽栅极沟槽技术，优化了效率，降低了输出电容及关键性能指标，实现了更低的导通电阻和栅极电荷，从而提升了整体转换效率。

Part 2

48V转换器技术细节

● DC-DC转换器拓扑结构与工作原理：常见的拓扑结构是非隔离双向同步升降压拓扑，这种结构在12V - 48V车载系统中具有独特优势。

◎ 从48V侧看，它可用作同步降压转换器；

◎ 从12V侧看，则转变为同步升压转换器，从而实现双向电流流动，满足不同工况下的功率传输需求。

在降压模式下，功率级拓扑结构通常为同步降压转换器，通过合理配置MOSFET的开关状态，将48V电压降低至12V，为12V负载供电。

为确保稳定的输出电压，MCU在其中发挥着关键作用。

MCU持续监控输入和输出电压、电流及温度等参数，并根据这些反馈信息动态调整PWM占空比和开关频率。例如，当输入电压波动或负载变化时，MCU能够及时调整开关管的导通时间，以保持输出电压的稳定。

同时，电流检测对于控制功率流、防止过流至关重要，它确保了系统在安全运行范围内工作。

● 功率级设计与元器件选择：功率级中的MOSFET是影响系统效率的关键因素之一。

onsemi的T10技术在低压和中压MOSFET中表现出色，其屏蔽栅极沟道设计实现了超低Q?和RDS(ON)<1mΩ的特性，有效降低了导通损耗和开关损耗。

该技术还通过其行业领先的软恢复体二极管（Qrr, Trr）减少了振铃、过冲和噪声，提高了系统的稳定性和可靠性。

多相转换器在大功率应用中具有显著优势，onsemi考虑采用多达6个交错（并联）功率级（相位）的多相DC - DC双向转换器。与单相转换器相比，多相转换器输出纹波更低，可使用更小的电容器，瞬态响应更快，同时还能改善电感尺寸和PCB上的功率耗散。

在元器件选择时，需综合考虑电压、电流、功率等参数，确保其满足系统在不同工况下的性能要求。

系统中的冗余设计与可靠性保障48V电力网络的元件冗余对于确保电力系统的可靠性和弹性至关重要，尤其是在关键安全系统中。

onsemi提供了多种具有低RDS(ON)的80V MOSFET，如NVBLS0D8N08X、NVMFS1D9N08X等，以及车用功率模块NXV08B800DT1等产品，这些器件可通过构建冗余网络提高48V电气架构的稳健性。

在单个元件发生故障时，冗余元件可作为备份，防止整个系统中断，确保车辆的安全运行。

冗余设计有助于提高车辆电气结构的整体稳健性，降低因电气短路等故障引发的风险。例如，带有冗余开关的48V冗余电力总线可防止故障传播，确保关键功能在系统故障时无缝转移。

电子保险丝（eFuse）NIV3071可保护下游负载免受短路、过载和过流事件的影响，进一步提升了系统的可靠性。

小结

汽车48V-12V DC-DC转换器系统在汽车电气化进程中扮演着举足轻重的角色，我们持续关注这个领域的创新！

       原文标题 : 技术解析｜汽车48V-12V DC-DC转换器系统