篆体字转换器_RECOM 的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

无论是用2kW铅酸电池启动传统发动机，还是用400伏锂电池在400千瓦以上以“快速”模式实现电动车辆的最高性能，车辆的峰值功率都可能非常高。任何电池的容量都是有限的，所以人们已经做出了很大的努力来开发功率转换器，以提高效率、减小重量和尺寸，并使用最新的半导体技术逐渐减少损耗，所有这些都引起了人们的注意。当然，汽车电子产品也必须在恶劣的环境中可靠地工作，同时遵守国际和OEM特定的质量控制标准。通过布局、设计和制造确保产品的可靠性。

车载DC/DC转换器

除主电源装配系统外，车辆还有许多电源转换级别:对于12V至48V低压电源，辅助DC/DC发电机和转换器可为无钥匙进入系统、高级驾驶员辅助系统(ADAS)或信息娱乐系统(图1)提供低压然而，在更高的400伏系统中，电动车辆的电池管理系统(BMS)需要良好隔离的内务电源。最基本的功率水平可能只有几瓦，但是所使用的DC/DC转换器的效率应该与高功率传输系统的效率相同，以保持低温和高可靠性。许多低功率转换器在类似于功率转换器的环境中工作，需要应对大的温度变化，并且具有相同的抗冲击性和抗震性能。电路板级的转换器通常没有传导冷却或强制冷却，并且通常处于封闭环境中，仅依靠对流进行冷却。有趣的是，随着汽车中电子设备数量的增加，汽车应用中低功率转换器的功能越来越与信息技术、工业甚至商业转换器的功能一致。例如，

为CAN总线和以太网总线通信网络提供5V隔离电源，为处理器、FPGA和ASIC提供小于1V的电源，为旧设备和娱乐系统提供12V的电源。必须满足上述所有要求。随着各种新型纯电动和混合动力汽车的发展，设备设计人员正在寻找模块化DC/DC转换器，通过使用预认证方法加快上市时间，但成本不会高于垂直设计。作为一家历史悠久的DC/DC转换器制造商，RECOM致力于这一市场。

图1:汽车环境中的低功耗DC/DC转换器

汽车电力电子环境

模块化DC/DC转换器市场广阔，包括商业、工业甚至医疗应用然而，现成元件的输入电压范围通常不适合汽车应用。12V和24V电池在许多类型的车辆中仍然很常见，其电压范围很广，从寒冷环境中的“冷启动”到最高的“重负载”高压浪涌值。标准LV124(也称为VW80000)设置12V标称铅酸电池系统的水平，而LV148适用于48V锂离子电池，这在中型混合动力电动汽车(SHEV)中越来越常见(图2)除了连续重负载工作电压范围外，还有两种极性但低能量的快速瞬态电压。ISO-7637-2和ISO 16750-2是适用于电源线的标准

图2:符合LV124和LV148

的车辆电压尽管标准4: 1电信转换器可以处理大多数标称12V输入电压，但只有专门为汽车设计的DC/DC产品才能满足所有12V (9-36V)电压变化48V锂电池的电压范围受到更严格的限制，所以20-60V输入的3: 1模块电源只适用于48V系统。汽车规范通常还包括反向电压保护和快速高压瞬变抗扰度，因此在任何情况下通常都需要外部保护或滤波网络。低压标准还规定了各种电压降、缓慢变化的电压条件和叠加的交流电压，频率范围为15Hz至200kHz，峰峰值高达6 v然而，低功率转换器已经具有集成和可用的滤波和保护功能，可以向其他设备供电。

电磁兼容性(EMC)是汽车系统的一个关键要素，DC/DC转换器采用开关模式提高效率，成为潜在的干扰源。符合CISPR-25排放限值是一项常见要求。除了标准DC/DC模块的内置功能外，通常还需要高频滤波。转换器还必须对特定的电磁干扰传导和辐射水平以及静电放电具有足够的抗扰度。RECOM等制造商是DC/DC转换器和EMC的滤波专家，提供符合各种EMC标准的滤波器设计示例和演示板。汽车应用的环境条件与其他领域大不相同。在某些情况下，它们甚至可能比军事法规更严格。大部分成本可能花费在冷却和隔振装置上。工业级DC/DC似乎最适合车辆，工作温度通常在-40℃至++ 85℃或更高。工业环境相对稳定，车辆不同区域的温度变化很大，如在极冷的环境下启动后，温度会从零下快速变化到高温，或者打开冷空气后，汽车在阳光下的温度会从高温下降到低温。汽车的机械冲击和振动要求也非常严格，行业标准不足以满足要求。

ISO 16750

功率转换器的AEC-Q测试通常为离散设计，嵌入在其他电子设备中，由获得压力纺织测试的设备组成当考虑使用DC/DC模块时，转换器通常需要特定的设计和测试，以满足汽车质量、电力、环境和电磁兼容性的要求。汽车电子委员会[1]发布电子压力测试规范标准AEC是由克莱斯勒、福特和德科电子公司在20世纪90年代建立的，已经建立了汽车电子元件的质量和认证标准。AEC-Q采用了汽车工程师协会和国际电工委员会/国际标准化组织的标准以及符合IATF 16949:2016的质量体系，并为零部件制造商进入汽车行业设定了最低要求。

，但AEC-Q标准并不直接适用于DC/DC转换器，因此制造商必须选择最相关的标准，通常是集成电路的AEC-Q100或无源元件的AEC-Q200(表1)

表1:AEC-Q标准

无源元件AEC-Q200和附件001至007的器件应力纺织品测试规范涵盖了各种零件和测试方法根据温度对应用进行分级(表2)请注意，0级器件的温度为++ 150℃，比AEC-Q100设定的集成电路温度高10度。

表2:符合AEC-Q200认证的设备的温度等级

AEC-Q标准由供应商自行认证以证明其符合性，而不是由测试机构使用此外，这些标准对于所有级别的汽车客户来说都是最基本的，因此可能会针对特定应用提出进一步的设备认证要求。尽管汽车有许多特殊的测试，但AEC-Q也参考了其他标准测试方法，如MIL-STD-883、JEDEC、JESD、IPC和ULRECOM最近认证了多种板载DC/DC转换器。以R-78Q5.0-0.3为例，它是一种高效的非隔离DC/DC变换器，具有6.5V至72V的超宽输入范围和0.3A和5V的输出，适用于12V或24V铅酸电池。由于该引脚与三端线性调节器兼容，因此也适合直接连接到中型混合动力电动汽车的48V电池。极宽的11: 1输入电压范围可以节省输入过压箝位器件的成本。

热冲击循环是汽车应力纺织试验的关键部分REPI使用的规格如图3所示。R-78Q和RAQ最近成功完成了所需的1000次循环试验表3列出了符合AEC-Q200的R-78Q的完整试验计划。

表3: AEC-Q200 RECU R-78Q 5.0-0.3

图3:AEC-Q认证热循环曲线

另一个汽车认证RECU组件是RAQ-0505S/h(图4)，它是一个隔离的DC/DC转换器，用于普通汽车，具有5VDC输入，在1W时提供未经调节的5V输出该器件的典型应用是向CAN总线提供隔离5V电压。RAQ-0505S/H的AEC-Q试验条款与R-78Q相似，包括AEC-Q200和AEC-Q104的相关要求后者是一个相对较新的标准，于2017年9月发布。它包括具有有源和无源元件的“多芯片”模块。这些模块将有源和无源元件组合成封装，并将它们回流焊接到印刷电路板上。

图4:推荐的0505s/h汽车级DC/DC转换器

SMT转换器的隔离等级为5kvdc/1s (2.8kvac/1 min)，爬电距离> 4 mm，可持续承受输入和输出之间的高压电池电压差主要应用是向电动车辆的电池管理系统的高压侧电流传感器供电(图5)传感器电路比系统接地高400伏，需要5伏隔离电源。

图5:采用raq-0505 s的高压侧电池电流传感器

raq-0505 s/h可在-40°C至++ 105°C的温度范围内满负荷工作，其使用寿命、冲击、振动、电路板弯曲和热循环(1000次)均已通过AEC-Q200设计验证。DC/DC转换器已经通过了国际电工委员会60950-1的“基本”绝缘认证。辐射符合CISPR-25 3级和EN55032标准，并且有一个简单的外部滤波器。根据军用HDBK 217F，在25摄氏度时的可靠性达到惊人的1170万小时。

质量要求-进入汽车市场的IATF 16949: 2016和PPAP

零件供应商应持有国际汽车工作组IATF 16949: 2016标准中规定的质量体系认证该标准是ISO 9001的扩展，是面向过程的。它适用于整个组织，从管理领导到制造过程和售后支持。认证是一个漫长的过程，需要大量的文件、内部审核和外部评估，质量管理体系必须在授予认证之前的规定时间内证明合规性。供应商还必须保持一个生产管理程序(PPAP)，在生产之前、期间和之后控制设计和过程。对于工艺或生产变更，有五个提交级别要求供应商采取不同的措施(表4)在工业电力市场中，RECOM在台湾的制造基地是独一无二的。它不仅拥有完整的IATF 16949:2016认证，还通过PPAP系统管理汽车产品

表4: PPAP提交等级

RECU产品用于其他汽车应用

RECU其他系列产品也通过了高加速寿命(HALT)和类似于汽车级设备的生产测试，由同一家汽车认证工厂生产。因此，这些高端工业级DC/DC模块可用于车辆或充电站的控制和检测。例如，RKE系列常用于CAN总线隔离器，RB系列安装在汽车泄漏电流检测器的电路中，而RP和RKE组件则用于车载充电器。

宽输入DC/DC变换器适用于配有滤波器的汽车的12V和48V标称电压，如16-36v或18-75v输入的rec15 e-z，另外，RAC系列交流/DC变换器是汽车充电电路中的辅助电源输入范围高达528伏交流电的RAC 05-05SK/480是一种特别有用的设备，可连接在三相充电器的各相之间，为电路供电，当电路检测到车辆连接时，充电器将启动。这样，可以使用没有中性连接的L1/L2/L3/PE电源功率控制系统是

RECU的姊妹公司，致力于双向交流/DC应用。

电源控制系统[2]现在是RECOM集团的一部分，是一家长期为铁路、医疗、军事和能源市场提供高可靠性定制大功率电源的供应商。最近，引入了10kW双向交流/DC转换器(图6)初始版本具有三相交流输入和20V 500A输出。电源实现双向调节，控制新电池的充放电它有机会应用于电动汽车的交互式家庭充电。例如，电动汽车可以用选定的低电价或太阳能充电，然后在电价高时将剩余电力返回或反馈给电网。该产品具有用于控制和监控充电和放电循环的数字接口

图6: 10kW双向交流/DC

RECU模块化转换器6:功率控制系统可节省时间和金钱。

RECU[3]的模块化电源转换器可成为汽车应用的经济高效的解决方案。价格具有竞争力，可以节省开发和认证时间。拥有成本低于垂直解决方案。通过收购电力控制系统，RECOM集团能够提供1W至10kW的产品和符合AEC-Q标准的产品组合。