車載低壓系統(tǒng)升級48V，中低壓MOSFET需求爆發(fā)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）在燃油車時代，車載低壓電子系統(tǒng)上都沿用12V電壓，畢竟在很長時間里，車載電氣設備的功率都不大，12V電源足夠提供整車電氣設備的供電。

但隨著汽車電氣化趨勢，包括混合動力、能量回收、發(fā)動機啟停等需求，用到了更多大功率負載的設備，令12V系統(tǒng)不堪重負。于是48V系統(tǒng)就順應時代發(fā)展被引進汽車，最早是2011年歐洲多家車企聯(lián)合推出針對混動系統(tǒng)負載需求的48V系統(tǒng)。當時，有48V系統(tǒng)是專為動力部分而設，其他車載電氣部件沿用12V系統(tǒng)的同時，增加一組48V電池用于混動系統(tǒng)。

如今汽車智能化需求也在凸顯，整車低壓系統(tǒng)切換到48V成為新趨勢。

電動汽車時代，大功率需求增加

近年AI對算力的需求，加速了數(shù)據(jù)中心電源架構從12V轉向48V的進程。相比12V電源，48V系統(tǒng)的功率容量是12V的四倍，這也意味著系統(tǒng)能夠支撐更大的功率負載。與此同時，在相同的功率下，48V系統(tǒng)的損耗也更小，如果替換原有的12V系統(tǒng)，那么在線纜、連接器部分可以選擇更低成本的產(chǎn)品。

那么電源架構在數(shù)據(jù)中心的變化，與目前汽車上的變化是相同的邏輯。在汽車電氣化，電動汽車逐漸被推上主流舞臺的大背景下，車載設備用電需求激增。

在智能駕駛方面，智駕芯片算力越來越高、傳感器數(shù)量越來越多；座艙內(nèi)的娛樂設備升級，包括高分辨率、大屏幕、多屏幕、電動座椅、電動門、高功率的音響系統(tǒng)等；底盤上，電控主動懸掛、線控轉向、線控剎車等新增配置；外觀上，車燈樣式更加豐富，LED點陣的大面積應用增加了整車燈光應用的用電需求。

在實際應用中，48V可能以多種形式出現(xiàn)，比如48V與12V共存，同時配備兩種電壓的電池組，在底盤、混合動力系統(tǒng)等部分用48V，座艙內(nèi)用12V；又比如只配備48V電池組，高壓電池組通過DC-DC為其供電，電氣設備使用全48V，或部分設備使用12V，經(jīng)過DC-DC降壓為這部分設備供電，

實際上由于供應鏈尚未成熟，以及車企較為保守的態(tài)度，目前量產(chǎn)的全48V低壓架構車型只有特斯拉Cybertruck。

有意思的是，因為電控主動懸掛、線控轉向的加入導致功耗增加，但供應商還無法提供一些48V的設備，這種情況下蔚來在ET9上采用了一種巧妙的方法，使用雙路12V電源，配合雙DC-DC實現(xiàn)主動懸架的大功率用電需求，同時其他設備也能夠沿用12V。

當然，整體往48V演進是必然的趨勢，但目前還需要等到供應鏈的成熟。

48V系統(tǒng)需要的中低壓MOSFET

48V系統(tǒng)中，電池組充滿電的最高電壓是60V，因此過去在12V系統(tǒng)上用到的低壓MOSFET不再適用。因此近期多家廠商都推出了80V以上的中壓MOSFET，針對車載48V系統(tǒng)的應用。

今年4月，英飛凌推出了OptiMOS? 7 80V的首款產(chǎn)品IAUCN08S7N013，據(jù)稱是業(yè)內(nèi)導通電阻最低的80 V MOSFET。與上一代產(chǎn)品相比，IAUCN08S7N013的導通電阻降低了50%以上，最高不超過1.3 mΩ，達到目前業(yè)內(nèi)的領先水平。同時采用了高電流SSO8 5 x 6 mm2 SMD封裝，在小封裝下實現(xiàn)了更低的傳導損耗、更強的開關性能和更高的功率密度，取得AEC-Q101標準以上的認證，適用于汽車直流-直流轉換器、48 V電機控制（例如電動助力轉向系統(tǒng)（EPS））、48 V電池開關以及電動兩輪車和三輪車等。

另外100V的 MOSFET也能用于汽車48V系統(tǒng)，英飛凌OptiMOS系列目前有多款車規(guī)級100V MOSFET產(chǎn)品。

安森美今年6月推出最新的T10 PowerTrench系列也為汽車48V系統(tǒng)提供80V中壓MOSFET，T10技術采用了屏蔽柵極溝槽結構，通過其行業(yè)領先的軟恢復體二極管（Qrr, Trr）減少了振鈴、過沖和噪聲，實現(xiàn)了性能與恢復特性之間的平衡。

T10技術節(jié)點有M和S兩條路線，其中M具有極低的導通電阻和軟恢復體二極管，5×6封裝的80V MOSFET導通電阻可以低至0.79mΩ，專為電機控制和負載開關進行優(yōu)化；T10-S專為開關應用設計，注重降低輸出電容，整體效率更高，但導通電阻會比M系列稍高。

在硅基MOSFET之外，GaN行業(yè)也對汽車48V系統(tǒng)虎視眈眈。去年英諾賽科發(fā)布了一款采用16顆 InnoGaN器件的2.4kW buck/boost 方案，為輕混汽車48V系統(tǒng)提供基于GaN的先進解決方案，與當前的Si解決方案相比，Buck滿載效率（2400W）提升1.8%，整機損耗減小41%。

另外還有多家功率GaN廠商已經(jīng)推出100V GaN FET產(chǎn)品，布局汽車48V系統(tǒng)，包括EPC、TI、英飛凌、氮矽科技等。

小結：

從產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的階段來看，未來很長時間內(nèi)汽車低壓系統(tǒng)可能都會是12V和48V共存的狀態(tài)，但隨著主機廠需求和供應鏈的推進，低壓系統(tǒng)全部切換48V也只是時間問題。