在廣闊的汽車電子領域，動力系統起著至關重要的作用，尤其是在配備啟停系統的汽車中。該系統越來越多地嵌入汽車中，允許發動機在交通停車、紅綠燈和等待行程的所有情況下自動關閉和重新啟動。在電機重啟階段，會出現高電流峰值，導致 12 V 的電源電壓降到一半。

這樣做的后果是車載電子設備，如汽車收音機、導航設備、制冷系統、通風系統等，可能會出現嚴重故障，甚至損壞電子元件。大功率 DC-DC 轉換器的控制單元 (ECU) 專為克服這個問題而設計，可在電機重啟階段穩定 12 V 電源。

DC-DC 轉換器起主要作用，也用于不同類型的應用，例如混合動力汽車（HEV，Hybrid Electric Vehicle）。DC/DC 轉換器的優化和選擇在車輛電源管理中起著至關重要的作用，這是由一組必須滿足的效率要求驅動的。

DC-DC 轉換器的效率

在評估 DC-DC 轉換器的效率時，顯著導致效率降低的系統損耗起著重要作用。有兩種類型涉及系統損耗分析：由電感器中的峰值電流引起的損耗和由轉換器電路的充電和放電階段引起的所謂開關損耗。關于電感器中峰值電流引起的損耗，可以確定兩個泄漏元件，一個與導通期間 ON-OFF 開關 FET 的漏源電阻有關，另一個與電感器的直流電阻有關。此外，在電感器的放電階段，會發生與放電電流成正比的功率損耗。開關損耗或動態特性主要由電路的電容效應引起。特別是，必須考慮 FET 和二極管的漏源寄生開關容量。另一種損耗是由電感器磁芯損耗引起的能量損耗，與開關頻率成正比；事實上，頻率的增加伴隨著電感器磁芯損耗的增加。這種類型的泄漏是由于芯的材料和尺寸造成的。

通過仔細選擇元件和精心設計印刷電路板來減少寄生元件，從而實現減少能量損失的優化。提高效率的一種方法是通過降低有源元件和電感器的電阻損耗來減少流入電感器的電流。

許多 ADAS 系統使用 5V 和 3.3V 線路為其內部的許多模擬和數字組件供電；同樣，這些系統的制造商更喜歡在單電池和雙電池配置中使用單個轉換器。在當今的 ADAS 系統中，開關穩壓器還必須能夠切換到 2MHz 或更高的頻率，而不是依賴低于 500kHz 的規范開關頻率。這種變化的主要原因是需要更小的解決方案，同時保持在 AM 頻帶頻率之上，以避免潛在干擾。

集成電路解決方案

LT8645S 是一款同步單片降壓轉換器，適用于具有低 EMI 輻射水平的高輸入電壓。其 3.4V 至 65V 的輸入電壓范圍使其成為汽車領域應用的理想選擇，包括必須在冷啟動和停止啟動情況下保持穩壓的 ADAS 系統，輸入電壓最低為 3.4V 和超過 60V 的負載突降瞬變（圖 1）。

圖 1：LT8645S 的典型應用電路 [來源：Analog Devices]

ROHM提供BD9S系列（BD9S400MUF-C、BD9S300MUF-C、BD9S200MUF-C、BD9S100NUX-C、BD9S000NUX-C）。它是一系列用于汽車領域的二次側同步DC/DC降壓轉換器，具有出色的可靠性和低功耗，外形緊湊。

BD9S系列由非常緊湊的電源電路組成，其中包括調節啟動時間的使能功能，以及優化系統功能安全的PGOOD輸出指示器。這一廣泛的產品線支持 0.6 至 4.0 A 的輸出電流（圖 2）。

圖2：ROHM Semiconductor BD9S系列典型應用電路【來源：ROHM Semiconductor】

賽普拉斯的 S6BP20x 系列（S6BP201A、S6BP202A 和 S6BP203A）是適用于汽車和工業應用的單通道升降壓 DC/DC 轉換器。它們是車身控制模塊、儀表盤和 ADAS 等汽車應用的理想選擇。這些 PMIC 具有低待機電流，并在很寬的輸入電壓范圍內提供穩定的電力傳輸。

賽普拉斯獨特的降壓-升壓技術通過消除用于濾波輸入的笨重且昂貴的電解電容器，使您能夠設計更小的 PMIC 系統。這種較小的設計使您可以創建一個小型、經濟且高效的節能解決方案（圖 3）。

圖 3：S6BP201A 的框圖

雙向 DC-DC

汽車行業，尤其是在最近混合動力和電動汽車的創新推動之后，除了傳統的 12 V 原電池外，還需要使用由多個電池組成的電力系統。此外，電力再生系統的使用需要雙向電力傳輸（從電池到用戶，反之亦然）。

啟動和停止系統等降低燃料消耗的裝置的引入需要使用兩個電池供電系統。傳統而熟悉的 12 V 鉛酸電池，兩側是 48 V 鋰電池以啟動發動機。因此，需要根據整個系統的特定需求在兩個電池之間雙向傳輸電力。

單個瑞薩 ISL78226 設備可提供高達 3.75 kW 的最大功率，轉換效率超過 95%，并且還能夠集成到模塊化主/從架構中以提供更高的功率。這種創新設計使設計人員能夠支持 48 V 混合動力傳動系統的快速采用，該系統可減少輕度混合動力汽車中使用的排放和燃料消耗，在這種汽車中，電動機連接到內燃機燃燒（圖 4）。

圖 4：ISL78226 的典型應用示意圖[來源：瑞薩電子]