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低消耗電流和高穩定性車電昇降壓電源晶片組
 

【作者: ROHM】   2018年12月03日 星期一

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Quick Buck Booster先進技術有助於提升配備怠速啟停功能車輛系統之穩定性


近年來,對環保性能要求越來越高的汽車領域,配備停車時停止引擎和馬達的怠速啟停系統的車輛日益增加。作為解決怠速啟停時的電池電壓下降引起的功能缺失、怠速啟停後的電池電量波動(啟動)引起的誤動作的對策,車輛的車電電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)需要昇降壓電源。然而,傳統的昇降壓電源IC在消耗電流和響應性能方面仍存在課題,需儘速解決這些課題以進一步促成怠速啟停功能的普及。



圖1
圖1

圖2
圖2

ROHM針對配備怠速啟停系統的車輛儀錶盤面板和閘道器等需要「昇降壓」電源的ECU,研發出具有優異低消耗電流和穩定性能(暫態響應特性,以下簡稱響應性能)的昇降壓電源晶片組。



圖3
圖3

利用類比設計技術和電源系統製程技術的優勢,研發出高速脈衝控制技術「Nano Pulse Control」,並以搭載該技術的產品帶領車電電源市場的進一步發展。此次,又利用解決怠速啟停課題的昇降壓控制技術「Quick Buck Booster」,研發出匯集ROHM車電電源技術精髓的昇降壓電源晶片組。


該晶片組由具備昇壓功能的降壓DC/DC轉換器BD8P250MUF-C和昇壓專用IC—BD90302NUF-C所組成。核心器件BD8P250MUF-C中採用了新概念昇降壓控制技術「Quick Buck Booster」,僅需在後端追加BD90302NUF-C,就可以在無損降壓電源的性能優勢下成功構建昇降壓電源。


作為昇降壓電源,實現了優異的無負載時消耗電流8μA,並以44μF輸出電容容量實現輸出電壓波動僅+/-100mV的穩定工作(消耗電流比普通產品低70%,輸出電容容量減少50%),因此非常有助於配備怠速啟停功能的車輛,在短時間內輸入電壓發生顯著下降的應用可以持續穩定工作並進一步節能。


另外,利用「Quick Buck Booster」的效果,還實現了傳統產品無法實現的昇降壓電源和降壓電源的電源PCB板、週邊零件、雜訊對策的通用設計,因此與昇降壓電源和降壓電源分別設計的情況相比,電源PCB板相關的研發週期可縮減50%。


產品特色

實現昇降壓電源業界最優異的低消耗電流和響應性能

組成晶片組的降壓型DC/DC轉換器BD8P250MUF-C,融入了利用ROHM類比設計技術優勢研發而成的昇降壓控制技術「Quick Buck Booster」,可在不損害降壓電源在性能方面優於昇降壓電源的特性優勢情況下,輕鬆切換為昇降壓電源。


因此,即使作為昇降壓晶片組,也可實現無負載時消耗電流僅8μA、以44μF輸出電容容量實現輸出電壓波動僅±100mV的穩定工作,作為優異的昇降壓電源(消耗電流比普通產品低70%,輸出電容容量減少50%),非常有助於應用裝置的穩定工作與節能化,以及電容的小型化與低成本化。



圖4
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圖5
圖5

首創在同一電路板上輕鬆切換昇降壓和降壓功能

該晶片組融入了Quick Buck Booster技術,從而可實現傳統無法實現的昇降壓電源和降壓電源的電源電路板、週邊零件、雜訊對策的通用設計。


因此,從降壓電源變身為昇降壓電源僅需增加1顆昇壓專用IC即可輕鬆實現,與昇降壓電源和降壓電源分別設計的情況相比,研發週期可縮減50%。



圖6
圖6

低雜訊性能和不干擾AM廣播頻段的特點有助於穩定工作

BD8P250MUF-C內建擴頻功能,以滿足抗雜訊干擾(Electromagnetic Interference, EMI)方面不斷增加的市場需求。實現了低EMI,滿足汽車領域雜訊國際標準CISPR25。


同時,採用ROHM獨有的超高速脈衝控制技術—Nano Pulse Control,始終在不干擾AM廣播頻段(1.84MHz Max.)的2.2MHz頻率下工作,對於最大36V的高電壓輸入,還實現了驅動ECU的5V穩定輸出。



圖7
圖7

此外,也能同時實現車電ECU電源所需的「低雜訊干擾性能」和「高電壓輸入、低電壓輸出,不干擾AM廣播頻段」,有助於對雜訊性能要求高的車電系統穩定工作。


該晶片組已於2018年9月開始出售樣品,預計於2019年1月份開始以月產10萬個的規模投入量產。


[科技小百科]

Quick Buck Booster


Quick Buck Booster是指利用ROHM的類比設計技術優勢實現的昇降壓控制技術。利用該技術,無損降壓型DC/DC轉換器在性能方面優於昇降壓電源的特性優勢,即可輕鬆切換為昇降壓型DC/DC轉換器。在昇降壓電源中,實現與降壓電源同等的特性、加上週邊零件的小型化和研發週期的縮減,對於配備了怠速啟停功能車輛的ECU,在短時間內若電壓發生顯著下降時,有助於其繼續穩定運作,並達成系統最佳化。


DC/DC轉換器、降壓、昇壓、昇降壓


DC/DC轉換器是電源IC的一種,具有將直流(DC)電壓轉換為直流電壓的功能。主要有用來降低電壓的降壓型和用來提昇電壓的昇壓型兩種類型。


「昇降壓」可根據輸入電壓在昇壓和降壓之間開關,但由於電路變得很冗長,因此在響應能性和消耗電流方面存在著課題。


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