深圳市东一思创电子有限公司

新闻中心

News
地址:深圳市南山区西丽街道
酷派大厦 C 座 12 层
电话:13537693631
微信号:
News 新闻详情

molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

日期: 2020-06-10
浏览次数: 59

  无论是从2kW的铅酸电池来冷启动传统发动机,还是从400kW 以上的400V锂电池让电动汽车在「急速」模式下达到最高的性能,车辆的峰值功率都可能极高。任何电池的容量都有限制,因此大力开发功率转换器以提高效率、减少重量和尺寸,并采用最新的半导体技术逐步减少损耗,这一切都吸引了众人的目光。汽车电子产品当然还必须在严苛的环境中可靠地工作,同时遵循国际和OEM特定的质量控制标准。通过布局、设计、制造确保产品的可靠性。

  车载DC/DC转换器

  除主动力总成系统以外,车辆的功率转换级别有很多种:以12V至48V低压电源来说,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)或信息娱乐系统提供低电压(图1)。而在更高的400V系统中,电动汽车的电池管理系统(BMS)需要隔离良好的内务管理电源。最基本的功率等级可能只有几瓦,但所采用的DC/DC转换器的效率应该与大功率传动系统的相同以保持低温和高可靠性。许多低功率转换器的工作环境跟功率转换器相似,需要应付温度大幅变化以及具备相同的抗冲击性和抗震能力。板级上的转换器通常没有传导冷却或强制冷却,经常处于密闭环境仅依靠对流来冷却。有趣的是,随着车辆中电子设备数量增加,低功率转换器在汽车应用上的功能与IT、工业甚至商用转换器的功能越来越趋于一致。

  例如,为安费诺代理商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提供低于1V的电源,以及为旧设备和娱乐系统提供12V的电源,以上都有要求要符合。随着开发出各种新型纯电动和混合动力汽车,设备设计人员正在寻找模块化DC/DC转换器,使用预认证的方式加快上市速度,成本却不会比分立式设计来得高。作为DC/DC转换器历史悠久的制造商,molex正致力于这一市场。

molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

汽车环境中的低功率DC/DC转换器

  车辆之电力电子环境

  模块化DC/DC转换器市场很广,包含了商用、工业甚至医疗。但是现成部件的输入电压范围通常不适合汽车应用。许多车辆类型中还是很常见12V和24V电池,电压的变化范围很广,最低可以从寒冷环境的「冷启动」到最高的「重负载」高电压浪涌值。标准LV124(也称为VW80000)设置12V标称铅酸电池系统的电平,而LV148适用于48V锂离子电池,这在中度混合电动车(SHEV)中越来越常见(图2)。除了连续重负载工作电压范围外,还有两个极性但能量较低的快速瞬态电压。ISO-7637-2和ISO 16750-2为适用于电源线的标准。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  符合LV124和LV148的车辆电压

  虽然标准的4:1电信转换器可应付大多数标称12V的输入电压,但只有专为汽车设计的DC/DC产品才能满足所有12V(9-36V)的电压变化。48V锂电池的电压范围有更严格的限制,因此20-60V输入的3:1模块电源才适用于48V系统。汽车规格通常还包括反向电压保护以及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。LV标准还规定了各种压降、缓慢变化的电压条件以及频率范围为15Hz至200kHz、高达6V峰峰值的叠加交流电压。而低功率转换器已经有集成可用的滤波和保护功能,可以为其他设备供电。

  电磁兼容性(EMC)是汽车系统的关键要素,而DC/DC转换器为了效率采用开关模式,成为潜在的干扰源。符合CISPR-25的排放限制是常见的要求,除了标准DC/DC模块的内置功能以外,通常还需要高频滤波。转换器还必须对规定的EMI传导和辐射等级以及静电放电具备足够的抗扰性。制造商如RECOM是DC/DC转换器和EMC的滤波专家,提供符合各种EMC标准的滤波器设计实例和演示板。 汽车应用的环境条件与其他领域大不相同,在某些情况下甚至可以比军规苛刻,很大一部分成本可能会花在冷却和防振装置上。工业级DC/DC似乎最适合车用,工作温度通常在-40°C至+85°C或更高。工业环境相对恒定,而车辆的不同区域的温度会大幅变化,如在极寒的环境下启动后迅速从零下变到高温,或太阳底下的汽车在开冷气之后从高温降到低温。汽车的机械冲击和振动要求也很严苛,工业标准不足以满足要求。

   无论是从2kW的铅酸电池来冷启动传统发动机,还是从400kW 以上的400V锂电池让电动汽车在「急速」模式下达到最高的性能,车辆的峰值功率都可能极高。任何电池的容量都有限制,因此大力开发功率转换器以提高效率、减少重量和尺寸,并采用最新的半导体技术逐步减少损耗,这一切都吸引了众人的目光。汽车电子产品当然还必须在严苛的环境中可靠地工作,同时遵循国际和OEM特定的质量控制标准。通过布局、设计、制造确保产品的可靠性。

车载DC/DC转换器

除主动力总成系统以外,车辆的功率转换级别有很多种:以12V至48V低压电源来说,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)或信息娱乐系统提供低电压(图1)。而在更高的400V系统中,电动汽车的电池管理系统(BMS)需要隔离良好的内务管理电源。最基本的功率等级可能只有几瓦,但所采用的DC/DC转换器的效率应该与大功率传动系统的相同以保持低温和高可靠性。许多低功率转换器的工作环境跟功率转换器相似,需要应付温度大幅变化以及具备相同的抗冲击性和抗震能力。板级上的转换器通常没有传导冷却或强制冷却,经常处于密闭环境仅依靠对流来冷却。有趣的是,随着车辆中电子设备数量增加,低功率转换器在汽车应用上的功能与IT、工业甚至商用转换器的功能越来越趋于一致。 

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提供低于1V的电源,以及为旧设备和娱乐系统提供12V的电源,以上都有要求要符合。随着开发出各种新型纯电动和混合动力汽车,设备设计人员正在寻找模块化DC/DC转换器,使用预认证的方式加快上市速度,成本却不会比分立式设计来得高。作为DC/DC转换器历史悠久的制造商,

molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

图1:汽车环境中的低功率DC/DC转换器

车辆之电力电子环境

模块化DC/DC转换器市场很广,包含了商用、工业甚至医疗。但是现成部件的输入电压范围通常不适合汽车应用。许多车辆类型中还是很常见12V和24V电池,电压的变化范围很广,最低可以从寒冷环境的「冷启动」到最高的「重负载」高电压浪涌值。标准LV124(也称为VW80000)设置12V标称铅酸电池系统的电平,而LV148适用于48V锂离子电池,这在中度混合电动车(SHEV)中越来越常见(图2)。除了连续重负载工作电压范围外,还有两个极性但能量较低的快速瞬态电压。ISO-7637-2和ISO 16750-2为适用于电源线的标准。

molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

图2:符合LV124和LV148的车辆电压

  虽然标准的4:1电信转换器可应付大多数标称12V的输入电压,但只有专为汽车设计的DC/DC产品才能满足所有12V(9-36V)的电压变化。48V锂电池的电压范围有更严格的限制,因此20-60V输入的3:1模块电源才适用于48V系统。汽车规格通常还包括反向电压保护以及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。LV标准还规定了各种压降、缓慢变化的电压条件以及频率范围为15Hz至200kHz、高达6V峰峰值的叠加交流电压。而低功率转换器已经有集成可用的滤波和保护功能,可以为其他设备供电。

  电磁兼容性(EMC)是汽车系统的关键要素,而DC/DC转换器为了效率采用开关模式,成为潜在的干扰源。符合CISPR-25的排放限制是常见的要求,除了标准DC/DC模块的内置功能以外,通常还需要高频滤波。转换器还必须对规定的EMI传导和辐射等级以及静电放电具备足够的抗扰性。制造商如RECOM是DC/DC转换器和EMC的滤波专家,提供符合各种EMC标准的滤波器设计实例和演示板。 汽车应用的环境条件与其他领域大不相同,在某些情况下甚至可以比军规苛刻,很大一部分成本可能会花在冷却和防振装置上。工业级DC/DC似乎最适合车用,工作温度通常在-40°C至+85°C或更高。工业环境相对恒定,而车辆的不同区域的温度会大幅变化,如在极寒的环境下启动后迅速从零下变到高温,或太阳底下的汽车在开冷气之后从高温降到低温。汽车的机械冲击和振动要求也很严苛,工业标准不足以满足要求。

   ISO 16750-3是机械冲击、振动和其他条件(包括碎石轰击)的道路车辆标准,严重级别因应用不同而定。然而,该标准是以传统活塞发动机和随之产生的振动信号为基础,因此在某些方面可能不适用电动汽车。标准定义从-40°C到应用的最高环境温度的范围之内,在特定频率下加速最高为200m/s2,机械冲击适用所有的车辆类型。但是商用车变速箱的最严重情况是它可能持续1ms高达50,000m/s2(5,100g)。

  电源转换器的AEC-Q测试


  用于关键应用(例如安全系统和发动机控制)的功率转换器通常是分立式设计,嵌入在其他电子设备中并由获得压力测试认证的器件组成。考虑使用DC/DC模块的时候,转换器通常需要进行特定的设计和测试才能满足汽车质量、电气、环境以及EMC的要求。汽車電子委员会[1]发布了电子应力测试规范的标准。AEC是由克莱斯勒、福特和德科电子于1990年代成立,制定了汽车业电子零件的质量和认证标准。AEC-Q采用了汽车工程师协会(SAE)和IEC/ISO的标准以及符合IATF 16949:2016的质量体系,为零件制造商制定了进入汽车业的最低要求。RECOM R-78Q5.0-0.3的AEC-Q200测试计划

  但是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IC的AEC-Q100或无源元件的AEC-Q200(表1)。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

 AEC-Q标准之器件应力测试认证规范

    无源组件AEC-Q200和附件001至007涵盖了各种零件和测试方式。应用是以温度进行了分级(表2)。请注意 0级零件的温度为+150°C,比AEC-Q100制定的集成电路温度高了10度。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  符合AEC-Q200认证的器件温度等级

  AEC-Q标准是由供应商进行自我认证来证明其符合性,而非由测试机构使用。而且这些标准对各个阶层的汽车客户来说是最基本的,因此可能针对特定应用提出进一步的器件认证要求。尽管有许多的汽车专用测试,但AEC-Q还参考了其他标准的测试方式,例如MIL-STD-883、JEDEC、JESD、IPC以及UL。 RECOM最近对多种车载DC/DC转换器进行了认证。以R-78Q5.0-0.3为例,它是一种高效的非隔离式DC/DC转换器,具有6.5V至72V的超宽输入范围以及0.3A和5V输出,适用于12V或24V铅酸蓄电池。由于引脚与三端线性稳压器兼容,因此它也适合直接连接至中度混合电动车的48V电池。极宽的11:1输入电压范围可以节省输入过压钳位器件的成本。

  热冲击循环是汽车应力测试认证的关键部分。RECOM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次循环测试。表3列出了符合AEC-Q200的R-78Q完整测试计划。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  RECOM R-78Q5.0-0.3的AEC-Q200测试计划

  另一个汽车认证的RECOM部件是RAQ-0505S/H(图4),这是一款用于一般汽车的隔离式DC/DC转换器,5VDC输入,以1W的功率提供未稳压的5V输出,同时具有连续短路保护。该器件的典型应用是给CAN总线提供隔离的5V电压。 RAQ-0505S/H的AEC-Q测试条款与R-78Q类似,包括了AEC-Q200和AEC-Q104的相关要求。后者是较新的标准,于2017年9月发布,涵盖了具备有源和无源组件的「多芯片」模块,这些模块将有源和无源器件组合到封装中,回流焊接到印刷电路板上。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  RECOM RAQ-0505S/H汽车级DC/DC转换器

  molex连接器SMT转换器的隔离等级为5kVDC/1s(2.8kVAC/1min),爬电距离>4mm,可以连续承受输入和输出之间的高压电池的电压差。主要应用是给电动汽车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400V电池电压,而且需要一个5V隔离电源。

molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  

  使用RAQ-0505S的高压侧电池电流传感器

  RAQ-0505S/H可以在-40°C至+105°C的温度范围内满载工作,使用寿命、冲击、振动、电路板弯曲和热循环(1000次)皆获得了AEC-Q200设计验证。DC/DC转换器通过了IEC 60950-1的「基本」绝缘认证,辐射符合CISPR-25第3级和EN55032标准,并具备一个简单的外部滤波器。根据MIL-HDBK 217F,在25°C可靠性达到惊人的1170万小时。

  质量要求-IATF16949:2016和PPAP

  进入汽车市场的零部件供应商应持有国际汽车工作组的IATF 16949:2016标准所定义的质量系统认证。该标准是ISO 9001的延伸并以流程为导向,适用于整个组织,从管理领导到制造流程以及售后支持。认证是一个漫长的过程,需要大量的文档、内部审核和外部评估,并且质量管理系统必须在规定的时间内证明合乎规定,然后再授予认证。供应商还必须维护生产管理程序(PPAP),该程序管控生产前、生产过程和生产后的设计和工艺。对于流程或生产变更,有五个提交等级要求供应商采取不同的措施(表4)。在工业电源市场中,molex在连接器制造基地是独一无二的,不仅拥有完整的IATF 16949:2016认证,还以PPAP系统来管理汽车产品。

  molex的 DC/DC 转换器在汽车中的应用

  其它汽车应用的molex产品

  molex其他的系列产品也经通过类似汽车级器件的、高加速寿命(HALT)和生产测试,并由同一个汽车认证的工厂生产,因此这些高端工业级DC/DC模块可以在车辆或充电站的控制和检测中使用。举例来说,RKE系列普遍应用在CAN总线隔离器,RB-系列安装在汽车漏电流检测器的电路中,而RP-和RKE-部件则使用在车载充电器。

  宽输入DC/DC转换器适合搭配具有滤波器的12V和48V汽车标称电压,例如16-36V或18-75V输入的REC15E-Z,另外RAC系列的AC/DC转换器是汽车充电器电路中的辅助电源。输入范围高达528VAC的RAC05-05SK/480是一个特别有用的器件,可以连接在三相充电器的各相之间为电路供电,电路检测到车辆连接后会启动充电器。这样就可以使用无零线连接的L1/L2/L3/PE电源。

  

News / 推荐新闻 More
2021 - 12 - 06
对电子设备比较了解的人都知道可用于电子设备的连接器类型并不少,TF的卡座就是其中使用率非常高的一种。所谓TF其实就是一种非常非常小的快闪类存储器卡,大小就相当于成年人的手指甲差不多,体积看起来虽小但是功能却是非常强大的。那么TF卡座具有哪些优点呢?下面就此问题进行较为详尽的阐释。一、使用寿命长TF内存要想更为长久更好的稳定发挥出自身的种种功能,那么对于卡座的保护性要求自然也是要更高才行的。而卡座所采用的材料通常都是SUS不锈钢,这种材质的典型特点就是具有非常高的硬度,兼具不错的弹性吗,这也就带来了更长的使用寿命,将TF内存插于其中自然也会受到更好的保护。二、信息传输快卡座端子的部分通常都是采用磷铜材质,这种材质不仅耐磨性非常高而且接触的阻抗也是比较低,信息传输的速度也是非常快的,经过了特殊镀金工艺处理的接触面也会看起来更具美观度,因此其应用范围也是愈加的广泛。三、安全性更强卡座的胶芯部分采...
2021 - 12 - 03
智能科技领域的快速发展也让连接器这种基础元件的使用越来越广泛,无论市面上任何的电子产品在开启使用时都需要连接器来作为支撑,为满足不同产品的连接使用需求一些连接器在设计上的优势也越来越多,作为用户在选择时必须要选品质更加可靠的产品,才能够保证应用安全。那么选择什么样的TYPE-C连接器使用更有保障?1、质量有保障的选择连接器时必须要关注的就是产品质量是否有保障,当前市场中有很多不同品牌的连接器类型,但是每个品牌以及厂家在生产时所选择的技术种类完全不同,这自然也会影响到整个连接器的综合使用性能,通常用户在选择代理商的时候,要注意尽量多关注质量等方面的问题,因为连接器在使用当中的质量越好自然使用年限也会更长,而且可以很大程度保证电子产品的应用安全性以及稳定性。2、售后更完善的作为一种常用的电子器件连接器在使用当中会处于高频状态,所以整个使用过程难免会出现各种问题等,因此用户在选择连接器品牌时尽量...
2021 - 11 - 30
电子设备的重要性在人们的工作和生活中早已得到体现,而在涉及到数据的传输时就要使用到USB这个功能来实现,因此也成为了电子设备当中极为重要的一个配件产品,在电子设备的使用过程当中发挥着重要的作用,更多的USB连接器开始出现在了人们的视线当中,那么在进行品牌选择时有哪些方面值得重视的呢?一、注重产品的品质问题用户们在选购USB功能的连接器之时,首要考虑的就是品质方面的问题。所谓产品的品质其实所涵盖的内容并不是单一化的,比如说产品的稳定性、信息传输的速度以及使用的寿命等等,这些都是属于产品品质的范畴之内的参考指标。毫无疑问的是连接器的产品稳定性越好,信息传输的速度越快以及使用的寿命越长,品质无疑也会更高更值得广大用户们去放心选择,这就是需要有个明确认知,才会在购买时会带来有益的帮助。二、注重产品的价格问题选购连接器时不仅要注重产品的品质问题,同时还要对产品的价格问题给予应有的重视才行。对于连接器...
2021 - 11 - 23
USB的中文叫法是通用串行总线,是一种能够将各种电子设备进行相互数据互联的一个有效途径,其应用范围早已经遍布于生产及生活当的各个领域,可以说只要是有外部设备就可能会用到USB功能。在如此巨大的市场需求之下,众多的USB连接器制造商也不断加入到了市场争夺当中,那么怎样的制造商更受用户欢迎呢?下面就做以详尽化的阐释。一、产品多样化虽然说USB功能的应用需求是刚性存在且十分广泛的,但是针对不同类型的电子设备也应配备以专属的连接器,才能更好的与之实现无缝对接进而有助于电子设备功能得以更为全面稳定的发挥,因此能够及时捕捉到用户对于连接器产品的多样化需求,并且能够为之而付出实际努力且有成果展现的连接器制造商自然也会更受用户的欢迎与认可。二、售后服务好对于电子设备这种特殊的产品来讲,在高频次的使用前提之下难免会出现这样或者那样的问题,即便是小问题无疑也会直接影响到用户们的使用体验,因此如果能够得到快速有...
公司地址:深圳市南山区科技园宝深路酷派大厦C座12楼


Copyright ©2019 - 2021 深圳市东一思创电子有限公司
犀牛云提供企业云服务