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随着对自动驾驶功能以及舒适性、便利性和信息娱乐功能的需求不断增加，车辆对电能的需求也在增加。 今天的汽车有越来越多的传感器、执行器和读取传感器并控制执行器的电子控制单元 (ECU)。 与此同时，对混合动力和电动汽车日益增长的需求使能源效率成为重要的设计目标。 毕竟，提高效率会增加车辆的行驶里程。

为了提高电源效率，汽车设计工程师正在车辆中实施高压电网。 使用更高电压的电网不仅有助于减轻车辆的整体重量（例如，通过减轻线束的重量），而且还消除了电压电平转换的需要，因为更高的电压可以直接为执行器供电。

尽管使用单个高压电网似乎是最佳选择，但实际上，不同执行器和 ECU 不断变化的电源要求正在促使汽车系统设计人员在车辆中安装两到三个电压电网。

在本文中，我们讨论了汽车设计师在下一代汽车架构中考虑的电压电网。 我们还将为您提供产品线和资源，帮助您解决与不同配电盘相关的各种技术挑战。

图 1 显示了基于不同车辆类型的车辆中不同电压电网的可能性。

使用12V电源板网给控制模块供电

传统的 12 V 电网具有国际标准化组织 (ISO) 7637-2 和 ISO 16750-2 标准规定的宽电压范围。 虽然这些要求对于基于内燃机的车辆不太可能改变，但在混合动力和电动车辆中使用 12 V 可能会导致最大电压降低，特别是如果 12 V 总线没有交流发电机（即，如果12 V 电源板栅所需的所有电源均来自用于从高压降压至 12V 的高效 DC/DC 转换器）在这种情况下，可以使用低输入在 ECU 中实施电源管理解决方案稳压器。

设计人员可以灵活地解决由 12V 电源板网络供电的控制模块中的各种技术挑战。 这些控制模块具有一系列符合汽车标准的产品，例如电源管理、放大器、收发器、电机驱动器和智能电源开关。

迎接 48V 电源板网络的挑战

48V 电源板网通常用于为需要更高功率的负载供电。 由 48 V 供电的特定负载取决于车辆类型。 无论模块类型如何，连接到 48 V 电网的控制模块都需要高效、高功率密度并能够承受 ISO 21780 规定的工作电压要求的电源管理器件。如果 ECU 也连接到 12V 电源板，该模块还需要进行功能隔离。 具有功能安全功能的高效多相 48V 栅极驱动器可驱动 48V 执行器，例如皮带启动发电机或 HVAC AC 压缩机模块。 对功能安全的需求推动了对负载电流检测等额外诊断电路的需求。 在 48V 电池管理系统中信号隔离器，部署 48V 电网还需要高效准确的充电状态和健康状态管理。

为了在 48 V 电网系统中提高效率、增强功率密度并实现功能安全信号隔离器，设计人员可以使用降压稳压器、三相栅极驱动器和电池管理系统，以及广泛的电流和电压检测放大器产品组合。

最大化高压电源板网络

电动汽车的电池系统会产生更高的电压。 牵引逆变器和 HVAC 压缩机模块等大功率负载直接由高压配电板供电。 这意味着用于驱动这些高压负载的功率级需要承受高工作电压并需要高共模瞬态抗扰度 (CMTI)。 此外，实现紧凑型解决方案需要高功率密度栅极驱动器和功率级。 使用多个电网还需要在控制模块内隔离低压域和高压域，以确保正常运行。 高压的使用可能要求设计不仅要满足电气安全要求，还要满足功能安全要求。 后一种要求需要诊断能力，从而在这些系统中产生额外的电流、电压和温度感测解决方案。 此外，还需要一种高效的高压电池管理系统，具有精确的充电状态和健康状态管理，并能保持更好的电池均匀性。

高压栅极驱动器、电池管理系统、电源和信号隔离器以及高速运算放大器是一个广泛的产品组合，设计人员可以使用它们来优化和应对高压中效率、功率密度、功能安全和可靠性方面的挑战控制模块。

设计从低压到高压

汽车设计工程师可以从各种用于 12V、48V 和高压电源板的模拟和嵌入式半导体器件中进行选择。 这些产品提供了设计具有高效 ECU 的车辆架构的灵活性，并有助于实现功率密度、可靠性和功能安全设计目标。