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来自尧图项目组的一线实战观察与深度解析

芯片选型从18V到150V,智芯21颗DC-DC降压芯片怎么选?

芯片选型从18V到150V,智芯21颗DC-DC降压芯片怎么选?

智芯21颗降压DC-DC芯片按输入电压分成150V、120V、100V、85V及以下、60V及以下五层。只要把自己项目的峰值电压算出来往表里一找,候选型号就那几颗,剩下的就看电流需求跟封装偏好。

注:结合两轮车/BMS/记录仪/光伏/电动工具/机顶盒几个项目

01 产品线分层结构

COT和PWM是两大类控制方式,COT的好处是瞬态响应快,负载突变的时候它跟得快,但频率不固定。PWM好处是频率固定,过EMI认证的时候好弄,代价是响应比COT慢一点。整流方式有同步和异步两种,异步的就是实地的说法,同步效率高但成本也高一点。然后还有浮地和实地之分,这个跟驱动位置有关,高边驱动用浮地,低边的用实地。

选型的思路:先把电池峰值电压算清楚,注意是峰值不是标称,满电电压加上抛负载尖峰,往大了靠一个电压段。然后看你的输出电流有多大。2.5A是个分界线,以下内置MOS够了,以上就得考虑外置了。最后是对效率和EMI哪个更敏感,选同步整流还是固定频率的PWM。

02 电池峰值电压到电压段的映射

标称48V的电池组,三元锂电13串满电54.6V,磷酸铁锂16串满电58.4V。充电末端电压比满电还高一点,有些充电器末端能做到59V甚至60V。车载系统的话更麻烦,发电机负载突变产生的抛负载尖峰,能到标称电压的1.5到2倍。48V的标称,满电58.4V,再加个尖峰到70V以上,选颗48V耐压的芯片,满电的时候就已经在极限边缘了。所以定段位的时候一定要按峰值来,别图省事按标称选。

48V这个段位单独说一下。满电54.6V或者58.4V,已经快顶到60V档的耐压上限了,裕量很小。要是系统里还有感性尖峰或者长线反射,裕量更紧。建议这种情况往上走,85V档的Hi9205或者Hi9231,要不就100V档的Hi9251H和Hi9261。极限使用不如留足余量。

03 各应用方向的选型

两轮 / 三轮电动车

整车供电从电池包出来,要供控制器、转换器、仪表盘、GPS这些支路。电池峰值超过60V的,按前面映射表走120V档。控制器和DC-DC转换器的电流一般在2.5A以上,这个段位得上外置MOS。Hi9260、Hi9100、Hi9300、Hi9300E,四颗里挑哪颗看封装和成本需求。比较推荐Hi9260,COT架构,瞬态响应好,两轮车负载波动大的时候优势明显。仪表盘和GPS终端电流不大,150V内置MOS的Hi9263、Hi9103、Hi9103B够用了。

多摄像头行车记录仪/车载影像

记录仪这两年的趋势是多摄。多摄以后供电就复杂了,以前单摄一颗芯片搞定的事现在要分主供电和二级降压。24V系统的车,满电28到32V,抛负载尖峰40V以上。多路摄像头主供电按3到5A设计,60V档内置MOS的Hi9253(5A)和Hi9252(4A)用得多。48V以上系统或者需要固定频率过EMI的,换Hi9103,150V的PWM浮地架构。单摄小电流方案Hi9002够用,核电压再拿Hi9001A或Hi9204二级降。

BMS电池管理系统

BMS高压侧取电,电流大小取决于电池串数和系统设计。电池超过60V走120V档。高压侧按电流大小来分:2.5A以下用150V内置MOS那几颗Hi9263、Hi9103、Hi9103B;2.5A以上用外置MOS的Hi9260、Hi9100、Hi9300、Hi9300E。从板这边电压低,板内再降一级,用Hi9205这种SOT23-6封装的小芯片比较合适。BMS这块选型其实比两轮车简单,因为电流段位比较明确,大电流小电流各走各的。

光伏与储能逆变

光伏优化器和微逆这边有个特点,组串电压波动大,耐压余量要给够。母线取电后驱动级用大电流同步方案,Hi9300是15A的Hi9300E是25A的,都是同步整流,大电流下效率优势明显而且散热封装好处理。控制板和辅助电源走中低压档,Hi9251H、Hi9261或者Hi9253,看电流挑。

电动工具与机顶盒/OTT

电动工具电池包供电,按串数选。5串10串走36V,15串走60V。主控电用Hi9253或者Hi9001A,二级小电流用Hi9204。

机顶盒比较固定,12V进来到5V到核电压,两级同步降压。第一级Hi9002第二级Hi9001A,发热小EMI好过。GPS定位器比较特殊,车辆电源跨度太大,12V到72V都可能遇到,用85V宽输入的Hi9205单级降压覆盖整个范围,不用分档。

04 选型速查总表

应用场景电压段首选备选核心理由
两轮车电机控制器120VHi9260 / Hi9100 / Hi9300 / Hi9300EHi9263 / Hi9103 / Hi9103B满电72V超60V,按规则上120V;3~5A超2.5A走外置MOS,同步款发热更低
两轮车DC-DC转换器150V/120VHi9260 / Hi9100 / Hi9300 / Hi9300EHi9263 / Hi9103 / Hi9103B10A级必走外置MOS,同步款发热更低
两轮车仪表盘120VHi9263 / Hi9103 / Hi9103B—≤2.5A走150V内置MOS;电池峰值72V超60V按规则
GPS/定位终端120VHi9263 / Hi9103 / Hi9103B—宽压常电≤2.5A用150V内置MOS
BMS高压取电120V/150V≤2.5A:Hi9263/Hi9103/Hi9103B;>2.5A:Hi9260/Hi9100/Hi9300固定频率选PWM/浮地Hi9100、Hi9103高串数电池包直接取电,按电流定档
BMS 48V从板60/65VHi9205 / Hi9253Hi9214按板内电流需求分小电流/大电流两档
多摄像头行车记录仪60V/48VHi9253 / Hi9252Hi9103 / Hi9002多摄3~5A走60V档内置MOS;48V以上或需固定频率改Hi9103
储能逆变驱动供电120VHi9300 / Hi9300EHi926015A/25A同步大电流,散热封装友好
光伏优化器/微逆辅电100VHi9251H / Hi9261Hi9263组串电压波动大,需百伏余量
电动工具电池包60V/36VHi9253 / Hi9001AHi9252按串数定段:5S/10S走36V,15S走60V
机顶盒/OTT48V/36VHi9002 + Hi9001AHi9204两级同步降压,低发热、易过EMI

05 实战选型案例

案例一:48V磷酸铁锂16串电池包

需求参数:电池包标称48V,磷酸铁锂16串,满电电压58.4V,输出电流5A,需要过EMI认证。

选型计算步骤:

  1. 定电压段:满电58.4V,接近60V档耐压上限,裕量偏小。考虑充电末端电压可能到59V甚至60V,以及系统内感性尖峰,按峰值电压往上一档靠,落在60V档。
  2. 定电流档:输出5A,超过2.5A分界线,但仍在60V档内置MOS的承载范围内,无需外置MOS。
  3. 定架构:需要过EMI,优先考虑固定频率的PWM架构;但5A电流下COT架构的Hi9253同样能满足EMI要求,且瞬态响应更好。

最终型号:推荐Hi9253(60V档,5A,内置MOS,COT/实地架构)。理由:5A电流正好落在Hi9253的额定范围内,内置MOS方案成本低、外围简单;COT架构瞬态响应快,电池包负载波动时输出电压稳定;60V档耐压对58.4V满电电压留有足够裕量,即使充电末端到60V也不会击穿。

案例二:72V两轮车控制器

需求参数:两轮车电池包标称72V,满电电压80V,控制器输出电流10A。

选型计算步骤:

  1. 定电压段:满电80V,已经超过60V档上限,按映射规则直接上120V档。
  2. 定电流档:输出10A,远超2.5A分界线,必须走外置MOS方案。
  3. 定架构:两轮车负载波动大,控制器电流突变频繁,优先选COT架构保证瞬态响应。

最终型号:推荐Hi9260(150V档,10A,外置MOS,COT/实地架构)。理由:10A电流正好匹配Hi9260的额定输出;COT架构在负载突变时响应快,两轮车起步、爬坡、刹车时电流波动大,Hi9260能快速跟上,避免输出电压跌落;150V耐压对80V满电电压余量充足,即使叠加抛负载尖峰也安全。

案例三:12V车载记录仪多摄方案

需求参数:12V车载系统,多摄像头行车记录仪,峰值电压40V,主供电输出3A。

选型计算步骤:

  1. 定电压段:12V系统满电28到32V,抛负载尖峰40V以上,按峰值电压落在60V档。
  2. 定电流档:多摄主供电按3A设计,超过2.5A分界线,但60V档内置MOS的Hi9252(4A)可以覆盖。
  3. 定架构:记录仪对EMI敏感,但3A电流下COT架构的Hi9252能满足要求,且外围简单、成本低。

最终型号:推荐Hi9252(60V档,4A,内置MOS,COT/实地架构)。理由:3A输出在Hi9252的4A额定范围内,留有余量;内置MOS方案适合记录仪这种空间受限的场景;多摄供电设计要点在于主供电和二级降压分开——主供电用Hi9252给摄像头模组供电,核电压再用Hi9001A或Hi9204做二级降压,避免单颗芯片电流压力过大,同时降低发热和EMI风险。

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