Việc nâng cấp từ 12V lên 48V trong hệ thống nguồn điện ô tô đã trở thành một xu hướng quan trọng. So với 12V, 48V giảm dòng điện cung cấp cho cùng một công suất, tạo điều kiện cho việc giảm trọng lượng, giảm đường kính dây dẫn và tối ưu hóa không gian đi dây.

Quan trọng hơn, nguồn điện 48V cũng tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của kiến ​​trúc điện tử/điện (E/E) ô tô hướng tới điều khiển theo vùng. 48V có thể đóng vai trò là đường dây cung cấp điện áp thấp chính của xe, cấp nguồn cho các tải công suất cao và bộ điều khiển theo vùng; các thiết bị 12V hiện có có thể tiếp tục hoạt động thông qua bộ chuyển đổi DC/DC bên trong hoặc gần bộ điều khiển theo vùng .

Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi từ 12V sang 48V đòi hỏi phải thay đổi nhiều chip. Hôm nay, chúng ta sẽ xem xét những chip cần thiết kế lại khi xu hướng xe hơi chuyển đổi sang một công nghệ mới như thế này.

MOSFET : Sự cải tiến liên tục của các sản phẩm 80V và 100V

MOSFET – (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) được sử dụng rộng rãi trong chuyển đổi nguồn điện ô tô, chuyển mạch tải và điều khiển động cơ. Trong các hệ thống 48V, các thiết bị cần chịu được điện áp hoạt động và điện áp quá độ cao hơn, do đó các nhà thiết kế phải đánh giá lại khả năng chịu điện áp, điện trở bật, tổn hao chuyển mạch và khả năng tản nhiệt của MOSFET.

Vào tháng 5 năm nay, ROHM đã ra mắt dòng sản phẩm “AG16xFNxx series” gồm các MOSFET 80V dành cho các hệ thống nguồn 48V ngày càng phổ biến trong các ứng dụng ô tô.

Các sản phẩm mới sử dụng các gói HPLF5060 (4,9mm × 6,0mm) và DFN3333 (3,3mm × 3,3mm), thể hiện một bước tiến xa hơn hướng tới việc thu nhỏ so với các gói MOSFET ô tô thông thường như TO-252 (6,6mm × 10,0mm).

Hơn nữa, gói HPLF5060 có các chân dạng cánh chim, và gói DFN3333 sử dụng công nghệ đúc cạnh có thể thấm ướt, cả hai đều góp phần cải thiện độ tin cậy trong quá trình lắp đặt trên bo mạch.

Đồng thời, công nghệ liên kết kẹp đồng tăng cường khả năng tản nhiệt, cho phép các sản phẩm mới hỗ trợ dòng điện cao. Tất cả các sản phẩm trong dòng này đều tuân thủ tiêu chuẩn ô tô AEC-Q101, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy của sản phẩm ô tô.

Renesas đã tập trung vào MOSFET 48V từ lâu, và kể từ năm 2020 đã cho ra mắt một loạt MOSFET dòng điện cao 100~300A để hỗ trợ hệ thống 48V trong xe điện. Năm 2025, Renesas đã cho ra mắt MOSFET kênh N công suất cao 100V—RBA300N10EANS và RBA300N10EHPF—dựa trên quy trình sản xuất wafer MOSFET mới—REXFET-1.

Các sản phẩm mới này giảm đáng kể điện trở bật (on-resistance) 30%, điện tích cổng thoát (gate-drain charge) 40% và kích thước gói (packet size) 50%. Cụ thể, Rdson của hai sản phẩm này đạt 1,5mΩ, và chúng được đóng gói trong các gói TOLL và TOLG tương ứng.

Dòng sản phẩm OptiMOS của Infineon bao gồm các ứng dụng nguồn điện áp thấp trong ngành ô tô. Ví dụ, IAUCN08S7L013 là một MOSFET cấp ô tô 80V sử dụng công nghệ OptiMOS 7, với điện trở bật tối đa là 1,26mΩ, được thiết kế cho các ứng dụng chuyển mạch nguồn yêu cầu tổn hao dẫn điện thấp.

Dòng sản phẩm T10 PowerTrench của Onsemi, ra mắt năm 2024, cũng nhắm đến các hệ thống ô tô 48V, cung cấp các MOSFET điện áp trung bình 80V.

Dòng sản phẩm này sử dụng cấu trúc rãnh cổng được che chắn và sử dụng các điốt phục hồi mềm để giảm hiện tượng dao động, quá áp và nhiễu. Dòng T10 được chia thành hai dòng sản phẩm: M và S.

Dòng M tập trung vào điện trở bật thấp, với MOSFET 80V đóng gói 5×6 có điện trở bật thấp tới 0,79mΩ, phù hợp cho điều khiển động cơ và chuyển mạch tải; dòng S tập trung vào giảm điện dung đầu ra và tối ưu hóa hiệu suất chuyển mạch, nhưng có điện trở bật cao hơn một chút.

Vào tháng 4 năm nay, STMicroelectronics đã công bố dòng MOSFET công suất Smart STripFET F8 mới dành cho các bộ nguồn ô tô thế hệ tiếp theo. Sau khi ra mắt nhiều sản phẩm cấp công nghiệp sử dụng dòng Smart STripFET F8 vào năm ngoái, dòng sản phẩm này hiện đang dần được ứng dụng vào lĩnh vực ô tô.

Dòng Smart STripFET F8 mới được thiết kế đặc biệt với hiệu suất dẫn điện và diện tích silicon được tối ưu hóa. Hiện tại, ST chỉ cung cấp STL059N4S8AG 40V với điện trở Rdson chỉ 0,59 mΩ. Theo kế hoạch, ST sẽ ra mắt phiên bản 100V trong tương lai.

eFuse: Phát triển song song với hệ thống 48V cho ô tô trong tương lai

“48V + eFuse” đã trở thành kẻ chung đường quá trình phát triển hiện nay. eFuse chủ yếu giải quyết vấn đề phóng điện hồ quang trong hệ thống 48V, nơi hồ quang không thể tự tắt trừ khi sử dụng khoảng cách tiếp điểm lớn hơn để ngắt mạch hoặc bổ sung thêm mạch dập tắt hồ quang. Mặc dù vẫn có thể sử dụng rơle cơ khí , nhưng các yếu tố thiết kế bổ sung làm tăng chi phí và sự hao mòn thêm trên các tiếp điểm làm giảm tuổi thọ của chúng.

Là một thành phần cốt lõi của hệ thống phân phối điện thông minh, eFuse tích hợp các chức năng bảo vệ và chuyển mạch, cho phép chẩn đoán thời gian thực, tự động thiết lập lại và phản hồi nhanh chóng. Nó sở hữu khả năng bảo vệ dây dẫn I2T/I2T và hỗ trợ nâng cấp OTA. Hơn nữa, nó có thể cấp nguồn cho các tải công suất thấp và có khả năng tự phục hồi, giúp cải thiện hiệu quả an toàn của mạng lưới phân phối điện.

Các nhà sản xuất đã bắt đầu tập trung vào “48V + eFuse”, với MPS, Vishay, ST, Infineon, TI và Onsemi đều đang thúc đẩy công nghệ này, và các nhà sản xuất trong nước cũng đang âm thầm có những bước tiến.

Trước đây, MPS đã cho ra mắt eFuse tích hợp hoàn toàn cấp độ ô tô đầu tiên trong ngành dành cho hệ thống 48V – MPQ5884, với dải điện áp đầu ra rộng từ 6-60V, hỗ trợ điện áp xả tải tối đa 80V và điện áp chịu ngược tối thiểu -60V, cùng dòng điện định mức từ 7A đến 25A.

Ngoài khả năng bảo vệ quá dòng I2t có thể cấu hình, nó còn có thể thực hiện bảo vệ âm đầu vào, bảo vệ dòng điện ngược, chẩn đoán mạch hở và bảo vệ lỗi nối đất mà không cần các mạch ngoài khác, đồng thời thông tin dòng điện tải và nhiệt độ chip cũng có thể được đọc theo thời gian thực.

Bộ điều khiển cao áp thông minh STi²Fuse của ST được thiết kế cho kiến ​​trúc ô tô 48V. Dòng sản phẩm bao gồm VNF1248F mới, một bộ điều khiển tiên tiến kết hợp hiệu suất chờ vượt trội với các tính năng an toàn phần cứng chuyên dụng để mang lại khả năng phục hồi hệ thống chưa từng có. Bộ chuyển mạch thông minh VNF1048F bổ sung đáng tin cậy và bền bỉ, cung cấp khả năng điều khiển lập trình cho đường ray nguồn chính và các hệ thống con vùng.

Onsemi đang đặc biệt chú ý đến xu hướng điện áp 48V và ZCU, và sản phẩm mới NIV3071 eFuse của hãng có dải điện áp đầu vào hoạt động từ 8V đến 60V và tích hợp bốn kênh độc lập trong một gói nhỏ gọn 5x6mm, cho phép điều khiển nhiều tải song song cùng lúc. Mỗi kênh độc lập có thể hỗ trợ dòng điện liên tục 2,5A, và bốn kênh mắc song song có thể hỗ trợ dòng điện liên tục 10A.

Infineon giới thiệu dòng sản phẩm Power PROFET + công tắc 24/48V, được phát triển đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu của hệ thống điện ô tô hiện đại.

TPS4816-Q1 của TI là dòng vi điều khiển phía cao thông minh IQ thấp với các tính năng bảo vệ và chẩn đoán. Thiết bị này có dải điện áp hoạt động rộng từ 3.5V đến 95V (điện áp định mức tối đa tuyệt đối là 100V) và phù hợp với các thiết kế hệ thống ô tô 12V, 24V và 48V.

Trước đây, Vishay đã công bố một thiết kế tham khảo cho hệ thống ô tô 48V. Vishay có thể điều khiển trạng thái bật/tắt của tải 200A ở điện áp 48V, được gắn trên một bo mạch in FR4 hai mặt nhỏ gọn với hệ thống làm mát thụ động, mang lại hiệu suất ổn định.

Sản phẩm cầu chì điện tử (eFuse) đầu tiên của Southchip Technology, SC77010BQ, tự hào có dải điện áp hoạt động cực rộng lên đến 60V. Nó không chỉ thể hiện hiệu suất vượt trội trong các hệ thống 12V truyền thống mà còn hỗ trợ các hệ thống điện 24V và 48V, mang lại sự linh hoạt trong nâng cấp cho khách hàng.

SC77010BQ tích hợp tính năng phát hiện dòng điện phía cao, duy trì độ chính xác cao trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -40℃ đến 150℃, cho phép phát hiện các bất thường trong mạch nhạy hơn và giảm thiểu sự gián đoạn hệ thống không cần thiết do phán đoán sai.

Winsun Microelectronics đã ra mắt WS2510AT, một bộ điều khiển cổng thông minh eFuse 48V với tính năng bảo vệ quá dòng, quá áp và ngắn mạch tích hợp. Thời gian phản hồi lỗi của nó là <100μs, nhanh hơn từ 100 đến 1000 lần so với cầu chì cơ học, giúp ngắt lỗi trước khi dây dẫn quá nóng, cải thiện đáng kể độ an toàn của hệ thống.

Một chip duy nhất điều khiển MOSFET bên ngoài, hỗ trợ đường dẫn dòng điện >30A. Với dòng điện tiêu thụ ở chế độ ngủ chỉ 15μA và dòng điện hoạt động 50μA, sản phẩm đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu về công suất thấp của xe điện trong thời gian dài không hoạt động, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng khi xe đứng yên.

BMS : Yêu cầu khắt khe hơn

Hệ thống 48V đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt hơn đáng kể đối với BMS. Về việc lấy mẫu điện áp, có hai điểm quan trọng đối với BMS 48V: thứ nhất, độ chính xác lấy mẫu. Đường cong OCV của pin LFP rất phẳng, do đó đòi hỏi độ chính xác lấy mẫu cực cao; thứ hai, yêu cầu về số lượng chuỗi. BMS 48V cần quản lý hơn 12 chuỗi cell trong giai đoạn lấy mẫu điện áp.

Về việc lấy mẫu dòng điện, hệ thống quản lý pin 48V có bốn yêu cầu cao hơn:

Thứ nhất, đó là yêu cầu về phạm vi lấy mẫu. Hệ thống quản lý pin 48V thường có công suất từ ​​10 đến 15 kW và dòng khởi động vượt quá 300A, do đó cần có phạm vi lấy mẫu dòng điện rộng.

Thứ hai, đó là yêu cầu về tốc độ lấy mẫu. Trong quá trình hoạt động của hệ thống, thời gian khởi động ngắn và có sự sạc và xả thường xuyên, dẫn đến sự dao động dòng điện cực lớn, do đó cần có tốc độ lấy mẫu cao.

Thứ ba, đó là yêu cầu về độ chính xác lấy mẫu. Yêu cầu về độ chính xác lấy mẫu dòng điện cũng cực kỳ cao vì nó quyết định độ chính xác ước tính của SOC.

Thứ tư, đó là yêu cầu đối với bộ chuyển đổi ADC, vì các bộ chuyển đổi ADC thông thường khó đáp ứng được các yêu cầu này.

Về mặt tiêu thụ điện năng của hệ thống, BMS 48V có bốn yêu cầu cao hơn:

Thứ nhất, dung lượng pin của các hệ thống BMS 48V hiện nay thường nhỏ hơn 1KW. Để tối đa hóa số chu kỳ sạc/xả, dung lượng thường bị giới hạn, ví dụ, hệ thống chỉ được phép hoạt động trong phạm vi SOC từ 30% đến 80%, do đó dung lượng hệ thống khả dụng bị giảm.

Thứ hai, độ chính xác của việc ước tính SOC trở nên quan trọng hơn. Thứ ba, vì lý do an toàn, khi hệ thống ở chế độ ngủ, cần phải đánh thức nó định kỳ để theo dõi trạng thái pin. Thứ tư, các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra đối với mức tiêu thụ điện năng của AFE.

Về các tính năng an toàn, năm chức năng cốt lõi của hệ thống quản lý pin 48V (BMS) rất quan trọng:

Thứ nhất, bảo vệ quá áp (OV): Quá áp có thể kích hoạt các phản ứng hóa học thứ cấp trong cell pin, và trong điều kiện sạc quá mức, nó có thể dễ dàng dẫn đến quá nhiệt, khói, cháy hoặc thậm chí nổ. Ngưỡng tắt điển hình của nó là 4V.

Thứ hai, bảo vệ quá nhiệt (OT): Quá nhiệt có thể khởi phát chu kỳ phản hồi nhiệt độ dương, cuối cùng có thể dẫn đến tai nạn an toàn tương tự như quá áp. Ngưỡng tắt điển hình của nó là 60°C.

Thứ ba, bảo vệ dưới áp (UV): Dưới áp có thể khiến vật liệu điện cực của cell pin bị phân hủy dần dần. Lấy cell LFP làm ví dụ, vấn đề này có thể xảy ra trong vài chu kỳ sạc và xả. Ngưỡng tắt điển hình của nó là 2V.

Thứ tư, bảo vệ quá dòng (OC): Quá dòng có thể khiến công tắc tơ chính của pin bị chảy và kẹt, dẫn đến nguy cơ an toàn cốt lõi là công tắc tơ không thể ngắt kết nối và hệ thống không thể chuyển sang trạng thái an toàn.

Thứ năm, bảo vệ dưới nhiệt độ (UT): Nhiệt độ thấp sẽ làm giảm độ bền của bộ tiếp điểm, làm suy yếu khả năng phóng điện của pin và cũng có thể gây ra hiện tượng kết tủa dendrite. Cần phải giới hạn dòng điện để tránh làm hỏng pin và các thiết bị.

Về giải pháp dành cho nhà sản xuất, giải pháp BMS 48V dành cho ô tô của Infineon được sử dụng để lưu trữ năng lượng và cung cấp điện trong hệ thống điện của xe máy điện, xe ba bánh và xe hybrid điện nhẹ (MHEV), chịu trách nhiệm về tính toán, truyền thông, giám sát và bảo vệ.

Về sản phẩm, Infineon khuyến nghị dòng AURIX TC33xLP và TC37xTP cho MCU; TLF35584, TLF35584 và TLF11251EP/LD cho PMIC; TLE9251VLE cho bộ thu phát CAN; EiceDRIVER 2ED4820-EM cho bộ điều khiển cổng MOSFET; IAUS300N10S5N014, IAUS300N08S5N011, IAUS300N10S5N015T, IAUS300N08S5N011T, và IAUTN08S5N012L cho MOSFET; TLF4949SJ cho nguồn cấp; KP236N6165 và XENSIV KP466/KP466P/KP467 cho cảm biến áp suất; và TLE9012DQU cho CMB.

TI luôn dành sự quan tâm đặc biệt đến hệ thống quản lý pin 48V (BMS), và đã từng giới thiệu giải pháp 48V cho các hệ thống hybrid nhẹ trước khi kiến ​​trúc 48V ra đời. Trước đây, TI đã trình diễn hệ thống BMS 48V dựa trên BQ75614-Q1, đáp ứng yêu cầu ASIL-D và tích hợp bộ giám sát, cân bằng và bảo vệ pin chính xác 14 lõi mắc nối tiếp dành cho ô tô với khả năng cảm biến dòng điện.

NXP đã ra mắt BMA7518 cho thị trường Trung Quốc và tiêu chuẩn 48V. Dòng sản phẩm IC mới này đồng thời đáp ứng cả chứng nhận an toàn chức năng ASIL-C cho ô tô và SIL-2 cho công nghiệp. Sản phẩm sử dụng thiết kế mạch tích hợp tiên tiến, đạt được các kênh lấy mẫu cell hoàn toàn độc lập để tránh nhiễu xuyên kênh và cải thiện độ chính xác lọc.

Thiết kế hỗ trợ bố cục linh hoạt lên đến 18 bus và có khả năng cân bằng song song toàn kênh 150mA (hỗ trợ nhiệt độ cao lên đến 125°C), với một kênh đơn đạt đến 300mA, cải thiện đáng kể hiệu quả cân bằng pin. Đồng thời, hệ thống có chế độ công suất cực thấp (chỉ 5μA) để đáp ứng nhu cầu lưu trữ dài hạn và vận chuyển đường biển sâu, và đạt được khả năng phản hồi nhanh chóng đối với các sự kiện quá dòng thông qua chân cảnh báo phần cứng chuyên dụng.

ST cũng cung cấp các giải pháp tích hợp cao. L9963E là chip giám sát và bảo vệ pin lithium-ion dành cho các ứng dụng ô tô có độ tin cậy cao và hệ thống lưu trữ năng lượng. Nó có thể giám sát tối đa 14 cell pin xếp chồng lên nhau để đáp ứng yêu cầu của hệ thống điện áp 48 V trở lên.

ADI luôn là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực hệ thống quản lý pin (BMS), và năm nay đã cho ra mắt một sản phẩm đột phá: ADBMS6834, bộ giám sát pin đa cell 24 kênh với độ chính xác phát hiện điện áp ±0,003%. Các tính năng chính bao gồm kiến ​​trúc ADC kép độc đáo giúp cải thiện hiệu quả cân bằng pin lên đến 35%, giao diện nối tiếp cách ly hai chiều (isoSPI) tiên tiến và bộ chuyển đổi DC/DC tích hợp đột phá. Theo so sánh của ChipLink, chip BMS của ADI mang lại hiệu năng rất mạnh mẽ.

Bộ chuyển đổi DC/DC: Ba giai đoạn tiến hóa

Đối với hệ thống 48V, bộ chuyển đổi DC/DC cũng cần phải thay đổi. Bộ chuyển đổi DC/DC 48V có thể được thiết kế theo kiểu một chiều hoặc hai chiều, trong đó chức năng một chiều (giảm áp) là rất cần thiết. Loại bộ chuyển đổi DC/DC cụ thể cần thiết được xác định bởi kiến ​​trúc ô tô. Về lâu dài, hệ thống 48V và điện áp cao (HV) trong ô tô sẽ dần trải qua các lần cải tiến kiến ​​trúc, với toàn bộ quá trình tiến hóa được chia thành ba giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Điện áp 48V được sử dụng làm miền điện áp thứ ba, bổ sung vào hệ thống 12V;
• Giai đoạn 2: 48V là điện áp chủ đạo, và hỗn hợp 48V/12V được duy trì trong vùng này;
• Giai đoạn 3: Hệ thống cung cấp điện áp thấp 48V trở thành hệ thống duy nhất được sử dụng.

Hiện nay, có ba phương án chuyển đổi DC-DC 48V/12V: phân phối nguồn chính 48V + phân phối nguồn cục bộ 12V, phân phối nguồn kép 48V + 12V, và chỉ phân phối nguồn 12V (48V chỉ được sử dụng cho các tải có dòng điện cao).

Từ góc độ nhà sản xuất, việc lựa chọn cấu trúc mạch cho giải pháp chuyển đổi DC/DC 48V là rất quan trọng. Mỗi cấu trúc mạch đều có những ưu nhược điểm riêng, bao gồm hiệu suất tản nhiệt, độ phức tạp thiết kế, kích thước và chi phí. Các lựa chọn bao gồm bộ chuyển đổi buck, bộ chuyển đổi buck-boost, bộ chuyển đổi tụ điện chuyển mạch (SCC), bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng cuộn cảm chuyển mạch (STC) và bộ chuyển đổi cuộn cảm-tụ điện (LLC).

Trong khi đó, các xe 48V thế hệ đầu tiên vẫn sẽ giữ lại một lượng đáng kể các tải 12V, do đó cần thêm bộ chuyển đổi 48V sang 12V để cấp nguồn cho các tải bên ngoài. Hơn nữa, xe 48V cần hỗ trợ khởi động nhanh từ xe 12V, đòi hỏi bộ chuyển đổi tăng áp 12V sang 48V hoặc giải pháp DC/DC hỗ trợ chuyển đổi hai chiều 48V sang 12V.

Các mô-đun điều khiển vùng thường yêu cầu công suất định mức hơn 250W ở đầu ra của bộ chuyển đổi 48V sang 12V, cần thêm các cấu trúc mạch khác để cải thiện hiệu suất và giảm tổn thất nhiệt.

Các cấu trúc mạng khác nhau đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Bộ chuyển đổi Buck-Boost: có thể hoạt động với dải điện áp đầu vào rộng, nhưng có thể yêu cầu thiết kế đa pha.

Các cấu trúc STC và SCC: giúp đạt được mật độ công suất cao và hiệu suất cao, đồng thời giảm hoặc thậm chí loại bỏ các thành phần từ tính, nhưng thường yêu cầu một số lượng lớn tụ điện gốm và MOSFET.

Bộ chuyển đổi LLC : hiệu suất có thể đạt gần 98%, nhưng yêu cầu các linh kiện từ tính lớn hơn và đắt tiền hơn.
Infineon cung cấp hai giải pháp hệ thống hoàn chỉnh cho bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều Zonal 48V/12V: Giải pháp đầu tiên là giải pháp Multiphase Buck, một cấu trúc mạch hoàn thiện hơn đã được chứng minh trong các hệ thống hybrid nhẹ. Nó yêu cầu ít linh kiện hơn, có chi phí BOM dễ quản lý, độ phức tạp thuật toán điều khiển thấp và chi phí phát triển và gỡ lỗi thấp hơn.

Nó cũng có thể được kết hợp với các thiết bị GaN để đạt hiệu suất cao hơn và kích thước nhỏ hơn. Tuy nhiên, cấu trúc mạch này hoạt động ở chế độ chuyển mạch cứng, dẫn đến tổn thất chuyển mạch tương đối cao. Nếu không có các thiết bị bán dẫn băng thông rộng như GaN, các giải pháp dựa trên silicon truyền thống khó đạt được tần số chuyển mạch cực cao, hạn chế khả năng thu nhỏ hơn nữa.

Giải pháp thứ hai là bộ chuyển đổi STC (Switched Tank converter). Cấu trúc mạch này hỗ trợ tự nhiên các thiết kế phẳng, cấu hình thấp, lý tưởng để tích hợp vào các bộ điều khiển vùng có không gian hạn chế. Nó yêu cầu rất ít hoặc không cần cuộn cảm, giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các linh kiện từ tính cồng kềnh.

Nó hỗ trợ tần số chuyển mạch cực cao, giảm thiểu hơn nữa kích thước của các linh kiện thụ động. Trong điều kiện hoạt động phù hợp, nó có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi cực cao và sử dụng các chiến lược điều khiển vòng hở , dẫn đến độ phức tạp điều khiển thấp.

Tuy nhiên, cấu trúc này đòi hỏi một số lượng lớn tụ điện, dẫn đến tổng số lượng linh kiện và chi phí cao hơn. Đặc điểm vốn có của cấu trúc này là điện áp đầu ra không thể điều chỉnh và không thể ổn định thông qua điều khiển vòng kín như bộ chuyển đổi buck.

MPS cung cấp cấu trúc LLC vòng hở cho hệ thống ô tô 48V. Sản phẩm chủ lực là MPC1230X, có tỷ lệ chuyển đổi điện áp cố định 4:1, phù hợp với đầu vào bus nguồn DC 20–70V và đầu ra 5–18V. Với điện áp đầu vào 48V thông thường, bộ kit này có thể cung cấp liên tục công suất lên đến 1kW. Nó hỗ trợ công suất liên tục 400W và 1000W, với tần số chuyển mạch cố định có thể lựa chọn là 2MHz hoặc 470kHz. Để tăng công suất, có thể kết nối song song tối đa ba bộ kit, đạt tổng công suất đầu ra 3kW.

Texas Instruments (TI) cung cấp nhiều thiết kế tham khảo cho điện áp 48V. Ví dụ, TIDA-01168 là thiết kế tham khảo bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều bốn pha phù hợp với hệ thống ô tô 12V/48V, sử dụng LM5170-Q1. LM5185-Q1, một bộ chuyển đổi DC/DC hàng đầu trên trang web của TI, sử dụng công nghệ điều chỉnh phía sơ cấp (PSR) trong bộ điều khiển flyback, đạt hiệu suất chuyển đổi cao trên dải điện áp đầu vào rộng từ 4,5V đến 100V.

Thiết bị này điều chỉnh điện áp đầu ra cách ly bằng cách lấy mẫu điện áp flyback ở phía sơ cấp của máy biến áp, loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ ghép quang, điện áp tham chiếu hoặc cuộn dây thứ ba trong máy biến áp để đạt được sự điều chỉnh điện áp đầu ra.

Onsemi cung cấp nhiều loại linh kiện cho bộ chuyển đổi DC-DC 48V-12V, cho phép mở rộng thiết kế linh hoạt dựa trên công suất định mức và tối ưu hóa tổng tổn thất dẫn điện và chuyển mạch. Thiết kế hệ thống có thể được hoàn thiện bằng cách lựa chọn các linh kiện chính và phụ trợ như bộ điều khiển cổng, bộ cách ly kỹ thuật số và nguồn điện phụ trợ.

Bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều của Renesas, sử dụng bộ chuyển đổi DC/DC 12V/48V hiệu suất cao, lý tưởng cho các xe điện hybrid nhẹ 48V và xe máy điện. Thiết kế tích hợp mạng mạch LV1481 và có các tính năng an toàn. Về linh kiện, giải pháp chủ yếu sử dụng MOSFET kênh N dòng RBA, bộ điều khiển FET bán cầu từ dòng ISL784XX và các MCU từ dòng RH850 và RL78.

Trọng tâm của Vicor luôn là các hệ thống 48V, và danh mục sản phẩm của hãng bao gồm các giải pháp cho ba yếu tố chính của hệ sinh thái 48V: chuyển đổi điện áp cao sang 48V: các mô-đun BCM và DCM cho phép chuyển đổi đầu vào hiệu quả; chuyển đổi 48V sang điện áp điểm tải: các mô-đun DCM, bộ điều chỉnh buck ZVS và các mô-đun VTM và PRM (hỗ trợ kiến ​​trúc công suất phân đoạn); kết nối 48V với các hệ thống 12V hiện có: các bộ điều chỉnh buck-boost DCM, NBM và ZVS cho phép chuyển đổi DC/DC một chiều và hai chiều.

ST chủ yếu cung cấp bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều 48V/12V cho xe điện hybrid nhẹ. Giải pháp này chủ yếu bao gồm MOSFET công suất STripFET dòng F8, bộ điều khiển MOSFET A6387, bộ khuếch đại thuật toán điện áp cao TSB621, cảm biến dòng điện TSC2010 và MCU điều khiển ô tô 32-bit Stellar.

Southchip gần đây đã cho ra mắt SC8708Q/SC8709Q, một chip DC/DC buck-boost hiệu suất cao phù hợp với hệ thống ô tô 48V. Chip này hỗ trợ chuyển đổi năng lượng hai chiều hiệu quả cao trong điều kiện điện áp 80V/60V và có các thông số có thể cấu hình như giới hạn dòng điện và điện áp đầu ra.

Nó phù hợp với nhiều mô-đun trong hệ thống ô tô 48V, chẳng hạn như ADAS, hệ thống thông tin giải trí trên xe và điều khiển khung gầm, cung cấp giải pháp nguồn điện đa năng kết hợp hiệu suất cao, tính linh hoạt cao và hiệu quả chi phí cao cho việc nâng cấp xe điện lên hệ thống 48V.

Mr Dương – Tổng hợp để tham khảo