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[导读]近日,罗姆在北京举办的电源技术发布会上宣布开发出了业界最优异的低消耗电流和稳定性能(瞬态响应特性,以下简称“响应性能”)的升降压电源芯片组。ROHM半导体(北京)公司设计中心工控FAE部工程师吴波先生给来访媒体们详细讲述了该升降压芯片组合Quick Buck Booster 新概念技术。

 自动启停功能(ISS,怠速启停)成了买车时不可不饶开的功能,而目前的趋势也是越来越多的车型开始搭载了这项功能。以市面上最火爆的轿车和SUV为例,会发现能够买到自动启停功能的车型已经过半。甚至如别克英朗、昂科威,本田CRV更是全系搭载。但是怠速启停时的电池电压下降引起的功能不全、怠速启停后的电池电量波动(启动)引起的误动作等问题也是亟需要解决的问题,罗姆作为全球知名半导体厂商自然是首当其冲解决该项难题。

近日,罗姆在北京举办的电源技术发布会上宣布开发出了业界最优异的低消耗电流和稳定性能(瞬态响应特性,以下简称“响应性能”)的升降压电源芯片组。ROHM半导体(北京)公司设计中心工控FAE部工程师吴波先生给来访媒体们详细讲述了该升降压芯片组合Quick Buck Booster 新概念技术。

什么是怠速启停?

怠速启停系统的工作原理是,当车辆因为拥堵或者路口停止行进。驾驶员踩下制动踏板,停车摘挡。这时候,Start/Stop系统自动检测:发动机空转且没有挂挡;防锁定系统的车轮转速传感器显示为零;电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次启动。满足这三个条件后,发动机自动停止转动。

现在市面采用的都是降压型DC/DC转换器,在车子启动时,电池电压的下降会使得车载电子控制单元(Electronic Control Unit, 以下简称“ECU”)停动。要想使ECU稳定工作,就需要升降压转换器。

图1:电池电压和ECU在怠速过程中的工作原理

但是与降压型转换器相比,以往的升降压型转换器控制复杂且响应性能较差,输出需要大容量电容器。升降压转换器的缺点已是长期存在的问题。

Quick Buck Booster新概念技术

对此罗姆推出了新概念电源电路技术“Quick Buck Booster(QBB)*)”来解决升降压型DC/DC转换器的缺点问题。


图2:Quick Buck Booster(QBB)技术简介(与以往产品比较)

以往的升降压转换器有两个大包协商输出,控制复杂,且响应性能差;采用QBB技术的升降压转换器只有一个大脑,所以控制简单,响应性能优异。凝聚ROHM车载电源技术精髓的升降压电源芯片组由具备升压功能的降压DC/DC转换器「BD8P250MUF-C」和升压专用IC「BD90302NUF-C」组成。核心器件「BD8P250MUF-C」中采用了新概念升降压控制技术「Quick Buck Booster」仅需在后端追加「BD90302NUF-C」,即可在不损害降压电源在性能方面的特性优势的情况下成功构建升降压电源。


图3:降压DC/DC与升降压DC/DC实物展示

特点1:实现升降压电源业界最优异的低消耗电流和响应性能

该升降压电源,可实现业界最优异的无负载时消耗电流8µA,并以44µF输出电容容量实现输出电压波动仅±100mV的稳定工作(消耗电流比普通产品低70%,输出电容容量减少50%),因此非常有助于配备怠速启停功能的车辆等在短时间内输入电压发生显著下降的应用实现稳定工作以及进一步节能。


图4:升降压控制技术“Quick Buck Booster”的效果

 

 

图5:以往产品与RHOM新产品输出电源波动比较

特点2:业界首创在同一PCB板上轻松切换升降压和降压功能

 


 

图6:升降压电源和降压电源的切换

该芯片组融入了Quick Buck Booster技术,从而可实现以往无法实现的升降压电源和降压电源的电源PCB板、外围部件、噪声对策的通用设计。

因此,从降压电源变身为升降压电源仅需增加1枚升压专用IC即可轻松实现,与升降压电源和降压电源分别设计的情况相比,开发周期可缩减50%。

特点3.低噪声性能和不干扰AM广播频段的特点有助于稳定工作

 


 

图7:新产品噪声性能比较

「BD8P250MUF-C」内置扩频功能,以满足抗电磁干扰(Electromagnetic Interference, 以下简称“EMI”)方面不断增长的市场需求。实现低EMI,满足汽车领域噪声国际标准“CISPR25”。同时,采用ROHM独有的超高速脉冲控制技术「Nano Pulse Control」始终在不干扰AM广播频段(1.84MHz Max.)的2.2MHz频率下工作,对于最大36V的高电压输入,还实现了驱动ECU的5V稳定输出。

而且,同时实现车载ECU电源所需的“低电磁干扰性能”和“高电压输入、低电压输出,不干扰AM广播频段”,有助于对噪声性能要求高的车载系统稳定工作。

“Nano Pulse Control”推动车载和工业设备电源发展

Nano Pulse Control技术于2017年8月发布,已广泛应用于针对汽车、工业的多款降压芯片中。应用了该技术的BD9V100MUF的性能大大提升,实现世界最短导通时间9ns,同时在f=2MHz条件下,由48V输入直接输出1V成为可能,适用于48V轻度混合动力系统和一些无线通信以及工业设备。

 

 

图8:Nano Pulse Control技术应用

RHOM车载电源IC的未来发展方向

ROHM一次电源和二次电源发展线路图如下:

 

图片9.jpg

 

图9:RHOM车载电源发展线路图

其中,一次电源主要是从48V或12V降到5V或3V,用于车载导航等。二次电源是从5V降到1.25到1V,用于ADAS(高级驾驶员辅助系统)等,未来的技术趋势是更小封装,开发高附加价值的电源IC。

ROHM北京公司开业

会上ROHM半导体(北京)公司设计中心所长水源德健先生还告诉大家了一个好消息,ROHM在2018年3月成立了北京公司,过去北京分公司隶属上海。新的北京公司业务覆盖东北、华北,还有西安、内蒙等地。

小结:

RHOM一直走在时代的前沿,本次的Quick Buck Booster升降压技术很好的解决了车辆怠速的问题,虽然目前带有怠速功能的汽车市场占有率相对少一些,但是在节能环保的政策驱动下,未来这会不会是一个大蛋糕还尤为可知。

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