【導讀】對於汽車和工業工程師來說，DC-DC 開關穩壓器對其係統設計的重要性非常高。在汽車領域（圖 1）
，它們被用於從車輛導航到車頭燈的方方麵麵。在工業產品中
，這些設備可以在機器人、機械和 PLC（可編程邏輯控製器）中找到。

對於汽車和工業工程師來說
，DC-DC 開關穩壓器對其係統設計的重要性非常高。在汽車領域（圖 1）

，它們被用於從車輛導航到車頭燈的方方麵麵。在工業產品中，這些設備可以在機器人、機械和 PLC（可編程邏輯控製器）中找到。

在當今快速發展的電子世界中
，這兩種應用都在不斷發展。為了跟上步伐，適用於它們的 DC-DC 開關穩壓器技術也必須發展。

圖 1.從汽車中的信息娛樂係統到製造業中的裝配機器人，DC-DC 開關穩壓器是不可或缺的。圖片由 Pixabay 提供

weikaifachanpin，gongchengshixuyaohuodesuiqizhichidechanpinerbuduanfazhandekaiguanwenyaqijiejuefangan。zaibenwenzhong
，womenjiangjieshaozhexiejiejuefanganduiyuzheliangzhongyingyongchengxudewaiguan。

用於汽車行業的 DC-DC 開關穩壓器

首先，讓我們深入了解汽車應用中 DC-DC 開關穩壓器的不同要求。其中包括可靠性、小型化、熱調節、電磁幹擾 (EMI) 和開發支持。

可靠性 

可靠性在汽車設計中始終至關重要。DC-DC 轉換器必須在電壓波動期間保持一致、穩定的運行，如圖 2 所示。工程師可以在其設計中包含的一個特定規範是 DC-DC 轉換器，它具有小的過衝

，可以更有效地保護組件免受損壞突然的電池電壓波動，例如市場上的解決方案的過衝是行業標準的 1/10——例如 600 mV 與 50 mV 相比。

圖 2.如何設計汽車轉換器以支持高可靠性的示例。圖片由ROHM提供

小型化 

小型化是一個關鍵特性

，它不僅意味著減少物理足跡
，還意味著在單個芯片上提供更多功能以及更短的 BOM（物料清單）。例如，DC-DC 開關穩壓器已經可用，它提供單級降壓調節，無需次級 DC-DC 轉換器。

效率 

效率仍將是傳統動力汽車和電動汽車 (EV) 的 DC-DC 穩壓器的主要關注點，尤其是在汽車市場轉向可持續能源的情況下。例如，用於汽車行業的傳統初級 DC-DC 開關穩壓器旨在實現 2.2 mA 的靜態電流
，而一些解決方案已經實現了 25 μA 的靜態電流消耗
，並且在未來可能達到 4 μA。

工程師們還將尋找能夠向他們承諾提供可靠
、穩定的穩壓器和任何支持硬件的組件製造商。

熱調節 

由於各種原因，包括發熱會縮短 DC-DC 開關穩壓器的壽命，更好的熱調節在汽車行業中仍然很重要。使解決這個問題更具挑戰性的是車輛的小型化和惡劣的操作環境。

為了更好地解決熱問題
，工程師們將尋找能夠消除笨重
、昂貴的散熱器並為工程師提供易於使用、有效的熱模擬器以用於其設計的解決方案。緩解發熱問題的方法包括化 PCB 上用於封裝的銅麵積，以及在 PCB 上定位組件以促進散熱。

產品線選擇 

不斷發展的產品陣容在未來也將至關重要。隨著技術進步和 ADAS（駕駛輔助係統）和自動駕駛技術的不斷發展
，汽車應用的設計規範和約束將變得更加嚴格。 

zidonghuachengdugenggaodecheliangdeguangfancaiyongbiranhuidaozhianquanxinghegongnengxingwentidezengjia。tongshi，duikechixunengyuanderiyiguanzhujiangdaozhinengyuanxiaolvyaoqiugenggao。gongchengshijiangxuyaobuduangengxinmanzuxinshejiguifan
、約束和汽車標準的 DC-DC 開關穩壓器產品線。

電磁幹擾

EMI 已經成為汽車電子產品的主要問題，包括 DC-DC 開關穩壓器。幹擾會導致電子設備以意想不到的方式運行
，不僅可能對車輛上的人而且對周圍的人造成危險。 

由於以下三個原因，幹擾問題變得更具挑戰性：

1.使用的穩壓器數量增加
2.小型化需求
3.更高的開關頻率。

考慮到所有這些，設計必須證明符合 CISPR 25 Class 5，工gong程cheng師shi需xu要yao支zhi持chi和he協xie助zhu才cai能neng做zuo到dao這zhe一yi點dian。這zhe些xie是shi根gen據ju組zu件jian的de用yong途tu而er變bian化hua的de複fu雜za要yao求qiu
，並bing且qie產chan品pin需xu要yao大da量liang的de測ce試shi和he文wen檔dang來lai證zheng明ming產chan品pin確que實shi合he規gui。

開發支持 

隨著設計規範和穩壓器技術的不斷變化
，支持工程師開發電源解決方案也很重要。例如，下麵圖 3 中顯示的參考板涵蓋了信息娛樂和 ADAS，並且已經過電氣特性
、熱性能和電磁兼容性 (EMC) 測試。

諸如此類的參考和評估板可幫助工程師熟悉特定 DC-DC 開關穩壓器解決方案的配置和實施要求，以及如何測試和評估關鍵規格。

圖 3。使用 ROHM BD9P 係列作為初級電源和 BD9S 係列作為次級電源的參考設計。圖片由ROHM提供

隨著汽車行業繼續朝著更智能、更自動化的車輛發展
，ADAS 非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。同(tong)時(shi)，信(xin)息(xi)娛(yu)樂(le)結(jie)合(he)了(le)信(xin)息(xi)和(he)娛(yu)樂(le)
，這(zhe)是(shi)終(zhong)用(yong)戶(hu)期(qi)望(wang)在(zai)新(xin)型(xing)車(che)輛(liang)中(zhong)看(kan)到(dao)的(de)。這(zhe)兩(liang)者(zhe)都(dou)可(ke)作(zuo)為(wei)評(ping)估(gu)板(ban)的(de)出(chu)色(se)測(ce)試(shi)應(ying)用(yong)
，使(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)能(neng)夠(gou)確(que)定(ding)初(chu)級(ji)和(he)次(ci)級(ji)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)和(he)性(xing)能(neng)。

滿足工業應用的要求

與汽車一樣，在工業係統設計領域，DC-DC 開關穩壓器發揮著重要作用。事實上，效率和小型化等問題同樣重要，但背景不同。同時
，在涉及 DC-DC 開關穩壓器時
，EMC 和熱設計是工業設計中的關鍵問題。

高效率 

提高效率仍將是工業應用的重中之重。然而

，與汽車用途不同
，工業應用越來越依賴於充電需要運行更長時間的可充電電池。例如，DC-DC 開關穩壓器通常用於為 BMS（電池管理係統）供電並從電池單元接收直流電流。 

高效穩壓器可降低運營成本
，這對於自動化的未來尤其如此，如圖 4 所示。為實現高效率，工程師應尋找靜態電流為 20μA 且效率介於 80 之間的穩壓器% 和 85%。

小型化

xiaoxinghuayeshiguanjian，tahuiyingxiangzidonghuachanpindezhengtichicun，liruwurenjihejiqiren
，tamendechicunhuixianzhitamendeshiyongfanwei。gongchengshimenjiangjinkenengxunzhaojincou、輕便的解決方案。

此ci外wai

，小xiao型xing化hua減jian輕qing了le重zhong量liang，支zhi持chi更geng高gao效xiao的de性xing能neng和he單dan次ci電dian池chi充chong電dian後hou運yun行xing時shi間jian更geng長chang。另ling一yi方fang麵mian，小xiao型xing化hua會hui導dao致zhi產chan生sheng過guo多duo熱re量liang和he效xiao率lv的de潛qian在zai問wen題ti。 

圖 4.工業和倉庫汽車的未來將在很大程度上取決於可充電的輕量化設計。圖片由Shutterstock提供

改進的熱性能 

同樣，正如汽車行業所見，DC-DC 開關穩壓器必須具有更好的熱設計。如圖 5 所示，發熱和散熱始終是 DC-DC 開關穩壓器的一個問題，因為熱量和高溫會影響電氣元件的性能並縮短其使用壽命。 

工程師們知道，更好的熱設計不僅意味著散熱
，還需要通過選擇具有芯片封裝設計的穩壓器來消除笨重、昂貴的散熱器，限度地減少熱量產生，同時優化穩壓器實施的 PCB 布局。請記住，笨重的散熱器會增加穩壓器的尺寸和重量，因此更好的熱設計也是進一步小型化的關鍵。 

圖 5. DC-DC 開關穩壓器設計和實施的變化會顯著影響其熱性能。圖片由ROHM提供

負責開發工業產品的工程師將尋找穩壓器的穩定。這與電子元件的有關：製造商需要通過披露他們遵循的采購指南來證明他們能夠可靠地獲得用於製造芯片的原材料。

電磁兼容性能 

隨著電磁幹擾在工業環境中越來越普遍
，EMC 標準變得越來越嚴格，因此必須增強 EMC 性能。這在一定程度上是由於電子產品的使用增加以及大量數據的無線傳輸，這是轉向數字製造、工業 4.0 和 IIoT（工業物聯網）的標誌。因此，工程師將需要符合國際 EMC/EMI 標準並提供有效濾波選項的 DC-DC 開關穩壓器。

未來，工業產品開發團隊將尋找 DC-DC 開關穩壓器的，這些穩壓器提供靈活的製造方法
，製造商必須設置以快速響應不斷變化的工業要求


，例如芯片設計或修改後的 EMC/EMI 標準. 這可以包括從使用的原材料類型到終芯片封裝的所有內容。

對於熱和 EMC 等設計方麵，必須為工程師提供更好的仿真工具。事實上，能夠提供仿真工具和建議以滿足設計規範和 EMC 合規性的製造商將至關重要。提供這項服務將縮短上市時間，讓設計團隊騰出時間專注於更關鍵的設計部分。

ROHM DC-DC 開關穩壓器解決方案

根據本文討論的趨勢
，ROHM 一直在分析未來的 DC-DC 開關穩壓器應該和將會是什麼樣子
，並滿足當今的這些需求。這包括效率
、小型化、熱設計、EMC 性能、仿真工具、柔性製造和穩壓器的穩定。 

對於汽車應用


，ROHM 正在擴展 ROHM BD9P（初級）和BD9S（次級穩壓器）係列中可用的 DC-DC 開關穩壓器。這些高效開關穩壓器包括 ROHM 專有的納米脈衝控製
，支持超快速脈衝控製、性能穩定和小型化。它們還包括 ROHM 的 QuiCurr（快速電流）技術，可實現高速負載響應。

ROHM 還增強了其用於工業應用的 DC-DC 開關穩壓器。這包括改進ROHM BD9x係列中可用的 60 V
、48 V 和 24 V 電源軌的陣容，BD9S 係列是其中的一個子集。對於工業應用
，BD9x 係列包括：

• 3.3 V / 5 V 輸入降壓轉換器
• 12 V 輸入降壓轉換器
• 24 V 輸入降壓轉換器
• 寬輸入電壓 24 V / 48 V / 60 V 降壓轉換器
• 56 V（值）輸入降壓控製器
• 隔離式反激式轉換器

所有 ROHM 開關穩壓器均符合適用的 EMC/EMI 標準
，並且 ROHM 提供支持以驗證特定實施是否符合特定應用標準。

此外，ROHM 解決方案模擬器在整個設計和測試階段為工程師提供支持，以及設計數據
、PCB 庫和 SPICE 電路設計和熱仿真的仿真，以優化散熱。

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