Convertisseur relève le défi des systèmes automobiles 48 V

Posted By : Alice Matthews
Convertisseur relève le défi des systèmes automobiles 48 V

Avec le BD9V100MUF-C, ROHM Semiconductor propose un convertisseur DC/DC avec MOSFET intégré, capable de générer des tensions de sortie de 3,3 ou 5 V (2,5 V au minimum) à partir de tensions d’entrée de 60 V maximum, à une fréquence de commutation de 2 MHz. Ce CI atteint ainsi le rapport d’abaissement de tension le plus important du secteur industriel, avec un rapport de 24:1 entre la tension d’entrée et la tension de sortie.

Pour atteindre ce rapport, ce composant fonctionne selon la technologie de régulation des impulsions propriétaire Nano Pulse Control développée par ROHM, qui utilise des processus BiCDMOS résistant à de hautes tensions et une régulation des impulsions ultrarapide pour atteindre une vitesse de commutation de 9 ns à peine, valeur inédite jusqu’à présent.

Cette nouvelle technologie permet une conversion de tension à un seul étage dans les systèmes 48 V tels que ceux utilisés dans les véhicules à niveau d’hybridation dits « mild hybrid ». Le nombre de composants est ainsi divisé par deux. Grace à sa fréquence de commutation de 2 MHz, l’encombrement est réduit et la conception des systèmes est simplifiée. En effet, la haute fréquence de commutation permet d’utiliser des composants externes plus petits, par exemple des bobines et des condensateurs de sortie.

Tendance aux systèmes 48 V 
La consommation d’énergie et la protection de l’environnement sont les deux forces motrices de l’innovation constante dans l’industrie automobile. Grâce à leur distribution de puissance optimisée, les véhicules dits « Mild hybrid » qui fonctionnent sur un système 48 V atteignent des valeurs de consommation d’énergie et de carburant nettement plus basses, ce qui réduit donc les émissions de CO2. La généralisation des systèmes de confort actifs tels que le freinage « brake by wire » ou l’EPS (Electric Power Steering) fait augmenter les besoins en énergie électrique.

Dans les systèmes 12 V traditionnels, l’énergie électrique doit être transportée vers les consommateurs à un niveau de tension réduit, ce qui entraîne des pertes dans le faisceau de câbles. La nécessité d’utiliser des câbles de cuivre plus épais fait encore augmenter le poids, ce qui a des conséquences négatives sur la consommation de carburant. La technologie 48 V abaisse d’un quart le courant à transmettre, ce qui réduit les pertes dans le faisceau de câbles.

L’alimentation de l’électronique et des capteurs automobiles nécessite typiquement au niveau du système des tensionscomprises entre 1 et 5 V. Cela signifie que la tension de 48 V doit donc être convertie à une valeur inférieure. Le choix d’un convertisseur DC/DC à 2 MHz est également judicieux dans la mesure où il permet non seulement de rester au-dessus des fréquences radio AM (1,84 MHz maximum) et donc en dehors de la plage de perturbations, mais aussi de parvenir à une solution aussi compacte que possible.

À ce jour, aucun CI d’alimentation électrique n’est en mesure de fournir un rapport de conversion aussi important et une fréquence de commutation aussi élevée. Une solution à deux étages peut certes satisfaire ces exigences, mais s’accompagne de divers inconvénients parmi lesquels un encombrement supérieur, un nombre accru de composants et des systèmes plus complexes. Avec le BD9V100MUF-C, ROHM propose une solution de conversion de tension à un seul étage.

Nano Pulse Control
La désignation « Nano Pulse Control » fait référence à la technologie de régulation des impulsions extrêmement rapide rendue possible par une combinaison de circuits analogiques, de layout et de processus issus du système de production à intégration verticale de ROHM. Cette technologie contribue à la forte miniaturisation et à la simplification des systèmes dans les applications 48 V, dont la gamme s’étend des véhicules  « mild hybrid » aux robots industriels en passant par les alimentations des stations de base.

Caractéristiques techniques
Ce convertisseur de tension BD9V100MUF-C, de 4,0 x 4,0 x 1,0 mm, se caractérise par une plage de tension d’entrée de 16 à 60 V, des tensions de sortie de 0,8 à 5,5 V avec une précision de ±2 % et une fréquence de commutation de 1,9 à 2,3 MHz. Le courant de sortie maximal est de 1 A. La plage de température de service s’étend de -40 à 125 °C.

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