??無(wú)論是從2kW的鉛酸電池來(lái)冷啟動(dòng)傳統發(fā)動(dòng)機，還是從400kW 以上的400V鋰電池讓電動(dòng)汽車(chē)在「急速」模式下達到最高的性能，車(chē)輛的峰值功率都可能極高。任何電池的容量都有限制，因此大力開(kāi)發(fā)功率轉換器以提高效率、減少重量和尺寸，并采用最新的半導體技術(shù)逐步減少損耗，這一切都吸引了眾人的目光。汽車(chē)電子產(chǎn)品當然還必須在嚴苛的環(huán)境中可靠地工作，同時(shí)遵循國際和OEM特定的質(zhì)量控制標準。通過(guò)布局、設計、制造確保產(chǎn)品的可靠性。
??車(chē)載DC／DC轉換器
??除主動(dòng)力總成系統以外，車(chē)輛的功率轉換級別有很多種：以12V至48V低壓電源來(lái)說(shuō)，輔助DC／DC發(fā)電機和轉換器可為無(wú)鑰匙進(jìn)入系統、高級駕駛員輔助系統（ADAS）或信息娛樂(lè )系統提供低電壓（圖1）。而在更高的400V系統中，電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統（BMS）需要隔離良好的內務(wù)管理電源。最基本的功率等級可能只有幾瓦，但所采用的DC／DC轉換器的效率應該與大功率傳動(dòng)系統的相同以保持低溫和高可靠性。許多低功率轉換器的工作環(huán)境跟功率轉換器相似，需要應付溫度大幅變化以及具備相同的抗沖擊性和抗震能力。板級上的轉換器通常沒(méi)有傳導冷卻或強制冷卻，經(jīng)常處于密閉環(huán)境僅依靠對流來(lái)冷卻。有趣的是，隨著(zhù)車(chē)輛中電子設備數量增加，低功率轉換器在汽車(chē)應用上的功能與IT、工業(yè)甚至商用轉換器的功能越來(lái)越趨于一致。
??例如，為安費諾代理商CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )提供5V隔離電源，為處理器、FPGA和ASIC提供低于1V的電源，以及為舊設備和娛樂(lè )系統提供12V的電源，以上都有要求要符合。隨著(zhù)開(kāi)發(fā)出各種新型純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)，設備設計人員正在尋找模塊化DC／DC轉換器，使用預認證的方式加快上市速度，成本卻不會(huì )比分立式設計來(lái)得高。作為DC／DC轉換器歷史悠久的制造商，molex正致力于這一市場(chǎng)。
汽車(chē)環(huán)境中的低功率DC／DC轉換器
??車(chē)輛之電力電子環(huán)境
??模塊化DC／DC轉換器市場(chǎng)很廣，包含了商用、工業(yè)甚至醫療。但是現成部件的輸入電壓范圍通常不適合汽車(chē)應用。許多車(chē)輛類(lèi)型中還是很常見(jiàn)12V和24V電池，電壓的變化范圍很廣，最低可以從寒冷環(huán)境的「冷啟動(dòng)」到最高的「重負載」高電壓浪涌值。標準LV124（也稱(chēng)為VW80000）設置12V標稱(chēng)鉛酸電池系統的電平，而LV148適用于48V鋰離子電池，這在中度混合電動(dòng)車(chē)（SHEV）中越來(lái)越常見(jiàn)（圖2）。除了連續重負載工作電壓范圍外，還有兩個(gè)極性但能量較低的快速瞬態(tài)電壓。ISO－7637－2和ISO 16750－2為適用于電源線(xiàn)的標準。
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??符合LV124和LV148的車(chē)輛電壓
??雖然標準的4：1電信轉換器可應付大多數標稱(chēng)12V的輸入電壓，但只有專(zhuān)為汽車(chē)設計的DC／DC產(chǎn)品才能滿(mǎn)足所有12V（9－36V）的電壓變化。48V鋰電池的電壓范圍有更嚴格的限制，因此20－60V輸入的3：1模塊電源才適用于48V系統。汽車(chē)規格通常還包括反向電壓保護以及快速高壓瞬變抗擾度，因此在任何情況下通常都需要外部保護或濾波網(wǎng)絡(luò )。LV標準還規定了各種壓降、緩慢變化的電壓條件以及頻率范圍為15Hz至200kHz、高達6V峰峰值的疊加交流電壓。而低功率轉換器已經(jīng)有集成可用的濾波和保護功能，可以為其他設備供電。
??電磁兼容性（EMC）是汽車(chē)系統的關(guān)鍵要素，而DC／DC轉換器為了效率采用開(kāi)關(guān)模式，成為潛在的干擾源。符合CISPR－25的排放限制是常見(jiàn)的要求，除了標準DC／DC模塊的內置功能以外，通常還需要高頻濾波。轉換器還必須對規定的EMI傳導和輻射等級以及靜電放電具備足夠的抗擾性。制造商如RECOM是DC／DC轉換器和EMC的濾波專(zhuān)家，提供符合各種EMC標準的濾波器設計實(shí)例和演示板。 汽車(chē)應用的環(huán)境條件與其他領(lǐng)域大不相同，在某些情況下甚至可以比軍規苛刻，很大一部分成本可能會(huì )花在冷卻和防振裝置上。工業(yè)級DC／DC似乎最適合車(chē)用，工作溫度通常在－40°C至＋85°C或更高。工業(yè)環(huán)境相對恒定，而車(chē)輛的不同區域的溫度會(huì )大幅變化，如在極寒的環(huán)境下啟動(dòng)后迅速從零下變到高溫，或太陽(yáng)底下的汽車(chē)在開(kāi)冷氣之后從高溫降到低溫。汽車(chē)的機械沖擊和振動(dòng)要求也很?chē)揽?，工業(yè)標準不足以滿(mǎn)足要求。
? ?無(wú)論是從2kW的鉛酸電池來(lái)冷啟動(dòng)傳統發(fā)動(dòng)機，還是從400kW 以上的400V鋰電池讓電動(dòng)汽車(chē)在「急速」模式下達到最高的性能，車(chē)輛的峰值功率都可能極高。任何電池的容量都有限制，因此大力開(kāi)發(fā)功率轉換器以提高效率、減少重量和尺寸，并采用最新的半導體技術(shù)逐步減少損耗，這一切都吸引了眾人的目光。汽車(chē)電子產(chǎn)品當然還必須在嚴苛的環(huán)境中可靠地工作，同時(shí)遵循國際和OEM特定的質(zhì)量控制標準。通過(guò)布局、設計、制造確保產(chǎn)品的可靠性。
車(chē)載DC／DC轉換器
除主動(dòng)力總成系統以外，車(chē)輛的功率轉換級別有很多種：以12V至48V低壓電源來(lái)說(shuō)，輔助DC／DC發(fā)電機和轉換器可為無(wú)鑰匙進(jìn)入系統、高級駕駛員輔助系統（ADAS）或信息娛樂(lè )系統提供低電壓（圖1）。而在更高的400V系統中，電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統（BMS）需要隔離良好的內務(wù)管理電源。最基本的功率等級可能只有幾瓦，但所采用的DC／DC轉換器的效率應該與大功率傳動(dòng)系統的相同以保持低溫和高可靠性。許多低功率轉換器的工作環(huán)境跟功率轉換器相似，需要應付溫度大幅變化以及具備相同的抗沖擊性和抗震能力。板級上的轉換器通常沒(méi)有傳導冷卻或強制冷卻，經(jīng)常處于密閉環(huán)境僅依靠對流來(lái)冷卻。有趣的是，隨著(zhù)車(chē)輛中電子設備數量增加，低功率轉換器在汽車(chē)應用上的功能與IT、工業(yè)甚至商用轉換器的功能越來(lái)越趨于一致。?
例如，為CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )提供5V隔離電源，為處理器、FPGA和ASIC提供低于1V的電源，以及為舊設備和娛樂(lè )系統提供12V的電源，以上都有要求要符合。隨著(zhù)開(kāi)發(fā)出各種新型純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)，設備設計人員正在尋找模塊化DC／DC轉換器，使用預認證的方式加快上市速度，成本卻不會(huì )比分立式設計來(lái)得高。作為DC／DC轉換器歷史悠久的制造商，
圖1：汽車(chē)環(huán)境中的低功率DC／DC轉換器
車(chē)輛之電力電子環(huán)境
模塊化DC／DC轉換器市場(chǎng)很廣，包含了商用、工業(yè)甚至醫療。但是現成部件的輸入電壓范圍通常不適合汽車(chē)應用。許多車(chē)輛類(lèi)型中還是很常見(jiàn)12V和24V電池，電壓的變化范圍很廣，最低可以從寒冷環(huán)境的「冷啟動(dòng)」到最高的「重負載」高電壓浪涌值。標準LV124（也稱(chēng)為VW80000）設置12V標稱(chēng)鉛酸電池系統的電平，而LV148適用于48V鋰離子電池，這在中度混合電動(dòng)車(chē)（SHEV）中越來(lái)越常見(jiàn)（圖2）。除了連續重負載工作電壓范圍外，還有兩個(gè)極性但能量較低的快速瞬態(tài)電壓。ISO－7637－2和ISO 16750－2為適用于電源線(xiàn)的標準。
圖2：符合LV124和LV148的車(chē)輛電壓
? 雖然標準的4：1電信轉換器可應付大多數標稱(chēng)12V的輸入電壓，但只有專(zhuān)為汽車(chē)設計的DC／DC產(chǎn)品才能滿(mǎn)足所有12V（9－36V）的電壓變化。48V鋰電池的電壓范圍有更嚴格的限制，因此20－60V輸入的3：1模塊電源才適用于48V系統。汽車(chē)規格通常還包括反向電壓保護以及快速高壓瞬變抗擾度，因此在任何情況下通常都需要外部保護或濾波網(wǎng)絡(luò )。LV標準還規定了各種壓降、緩慢變化的電壓條件以及頻率范圍為15Hz至200kHz、高達6V峰峰值的疊加交流電壓。而低功率轉換器已經(jīng)有集成可用的濾波和保護功能，可以為其他設備供電。
? 電磁兼容性（EMC）是汽車(chē)系統的關(guān)鍵要素，而DC／DC轉換器為了效率采用開(kāi)關(guān)模式，成為潛在的干擾源。符合CISPR－25的排放限制是常見(jiàn)的要求，除了標準DC／DC模塊的內置功能以外，通常還需要高頻濾波。轉換器還必須對規定的EMI傳導和輻射等級以及靜電放電具備足夠的抗擾性。制造商如RECOM是DC／DC轉換器和EMC的濾波專(zhuān)家，提供符合各種EMC標準的濾波器設計實(shí)例和演示板。 汽車(chē)應用的環(huán)境條件與其他領(lǐng)域大不相同，在某些情況下甚至可以比軍規苛刻，很大一部分成本可能會(huì )花在冷卻和防振裝置上。工業(yè)級DC／DC似乎最適合車(chē)用，工作溫度通常在－40°C至＋85°C或更高。工業(yè)環(huán)境相對恒定，而車(chē)輛的不同區域的溫度會(huì )大幅變化，如在極寒的環(huán)境下啟動(dòng)后迅速從零下變到高溫，或太陽(yáng)底下的汽車(chē)在開(kāi)冷氣之后從高溫降到低溫。汽車(chē)的機械沖擊和振動(dòng)要求也很?chē)揽?，工業(yè)標準不足以滿(mǎn)足要求。
? ?ISO 16750－3是機械沖擊、振動(dòng)和其他條件（包括碎石轟擊）的道路車(chē)輛標準，嚴重級別因應用不同而定。然而，該標準是以傳統活塞發(fā)動(dòng)機和隨之產(chǎn)生的振動(dòng)信號為基礎，因此在某些方面可能不適用電動(dòng)汽車(chē)。標準定義從－40°C到應用的最高環(huán)境溫度的范圍之內，在特定頻率下加速最高為200m／s2，機械沖擊適用所有的車(chē)輛類(lèi)型。但是商用車(chē)變速箱的最嚴重情況是它可能持續1ms高達50，000m／s2（5，100g）。
??電源轉換器的AEC－Q測試
??用于關(guān)鍵應用（例如安全系統和發(fā)動(dòng)機控制）的功率轉換器通常是分立式設計，嵌入在其他電子設備中并由獲得壓力測試認證的器件組成?？紤]使用DC／DC模塊的時(shí)候，轉換器通常需要進(jìn)行特定的設計和測試才能滿(mǎn)足汽車(chē)質(zhì)量、電氣、環(huán)境以及EMC的要求。汽車(chē)電子委員會(huì )［1］發(fā)布了電子應力測試規范的標準。AEC是由克萊斯勒、福特和德科電子于1990年代成立，制定了汽車(chē)業(yè)電子零件的質(zhì)量和認證標準。AEC－Q采用了汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）和IEC／ISO的標準以及符合IATF 16949：2016的質(zhì)量體系，為零件制造商制定了進(jìn)入汽車(chē)業(yè)的最低要求。RECOM R－78Q5．0－0．3的AEC－Q200測試計劃
??但是AEC－Q標準并不直接適用于DC／DC轉換器，因此制造商必須選擇最相關(guān)的標準，通常是IC的AEC－Q100或無(wú)源元件的AEC－Q200（表1）。
??
?AEC－Q標準之器件應力測試認證規范
? ??無(wú)源組件AEC－Q200和附件001至007涵蓋了各種零件和測試方式。應用是以溫度進(jìn)行了分級（表2）。請注意 0級零件的溫度為＋150°C，比AEC－Q100制定的集成電路溫度高了10度。
??
??符合AEC－Q200認證的器件溫度等級
??AEC－Q標準是由供應商進(jìn)行自我認證來(lái)證明其符合性，而非由測試機構使用。而且這些標準對各個(gè)階層的汽車(chē)客戶(hù)來(lái)說(shuō)是最基本的，因此可能針對特定應用提出進(jìn)一步的器件認證要求。盡管有許多的汽車(chē)專(zhuān)用測試，但AEC－Q還參考了其他標準的測試方式，例如MIL－STD－883、JEDEC、JESD、IPC以及UL。 RECOM最近對多種車(chē)載DC／DC轉換器進(jìn)行了認證。以R－78Q5．0－0．3為例，它是一種高效的非隔離式DC／DC轉換器，具有6．5V至72V的超寬輸入范圍以及0．3A和5V輸出，適用于12V或24V鉛酸蓄電池。由于引腳與三端線(xiàn)性穩壓器兼容，因此它也適合直接連接至中度混合電動(dòng)車(chē)的48V電池。極寬的11：1輸入電壓范圍可以節省輸入過(guò)壓鉗位器件的成本。
??熱沖擊循環(huán)是汽車(chē)應力測試認證的關(guān)鍵部分。RECOM使用的規格如圖3所示。R－78Q和RAQ最近成功完成了所需的1000次循環(huán)測試。表3列出了符合AEC－Q200的R－78Q完整測試計劃。
??
??RECOM R－78Q5．0－0．3的AEC－Q200測試計劃
??另一個(gè)汽車(chē)認證的RECOM部件是RAQ－0505S／H（圖4），這是一款用于一般汽車(chē)的隔離式DC／DC轉換器，5VDC輸入，以1W的功率提供未穩壓的5V輸出，同時(shí)具有連續短路保護。該器件的典型應用是給CAN總線(xiàn)提供隔離的5V電壓。 RAQ－0505S／H的AEC－Q測試條款與R－78Q類(lèi)似，包括了AEC－Q200和AEC－Q104的相關(guān)要求。后者是較新的標準，于2017年9月發(fā)布，涵蓋了具備有源和無(wú)源組件的「多芯片」模塊，這些模塊將有源和無(wú)源器件組合到封裝中，回流焊接到印刷電路板上。
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??RECOM RAQ－0505S／H汽車(chē)級DC／DC轉換器
? molex連接器SMT轉換器的隔離等級為5kVDC／1s（2．8kVAC／1min），爬電距離＞4mm，可以連續承受輸入和輸出之間的高壓電池的電壓差。主要應用是給電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統的高壓側電流傳感器供電（圖5）。傳感器電路比系統接地高400V電池電壓，而且需要一個(gè)5V隔離電源。
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??使用RAQ－0505S的高壓側電池電流傳感器
??RAQ－0505S／H可以在－40°C至＋105°C的溫度范圍內滿(mǎn)載工作，使用壽命、沖擊、振動(dòng)、電路板彎曲和熱循環(huán)（1000次）皆獲得了AEC－Q200設計驗證。DC／DC轉換器通過(guò)了IEC 60950－1的「基本」絕緣認證，輻射符合CISPR－25第3級和EN55032標準，并具備一個(gè)簡(jiǎn)單的外部濾波器。根據MIL－HDBK 217F，在25°C可靠性達到驚人的1170萬(wàn)小時(shí)。
??質(zhì)量要求－IATF16949：2016和PPAP
??進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)的零部件供應商應持有國際汽車(chē)工作組的IATF 16949：2016標準所定義的質(zhì)量系統認證。該標準是ISO 9001的延伸并以流程為導向，適用于整個(gè)組織，從管理領(lǐng)導到制造流程以及售后支持。認證是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程，需要大量的文檔、內部審核和外部評估，并且質(zhì)量管理系統必須在規定的時(shí)間內證明合乎規定，然后再授予認證。供應商還必須維護生產(chǎn)管理程序（PPAP），該程序管控生產(chǎn)前、生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)后的設計和工藝。對于流程或生產(chǎn)變更，有五個(gè)提交等級要求供應商采取不同的措施（表4）。在工業(yè)電源市場(chǎng)中，molex在連接器制造基地是獨一無(wú)二的，不僅擁有完整的IATF 16949：2016認證，還以PPAP系統來(lái)管理汽車(chē)產(chǎn)品。
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??其它汽車(chē)應用的molex產(chǎn)品
? molex其他的系列產(chǎn)品也經(jīng)通過(guò)類(lèi)似汽車(chē)級器件的、高加速壽命（HALT）和生產(chǎn)測試，并由同一個(gè)汽車(chē)認證的工廠(chǎng)生產(chǎn)，因此這些高端工業(yè)級DC／DC模塊可以在車(chē)輛或充電站的控制和檢測中使用。舉例來(lái)說(shuō)，RKE系列普遍應用在CAN總線(xiàn)隔離器，RB－系列安裝在汽車(chē)漏電流檢測器的電路中，而RP－和RKE－部件則使用在車(chē)載充電器。
??寬輸入DC／DC轉換器適合搭配具有濾波器的12V和48V汽車(chē)標稱(chēng)電壓，例如16－36V或18－75V輸入的REC15E－Z，另外RAC系列的AC／DC轉換器是汽車(chē)充電器電路中的輔助電源。輸入范圍高達528VAC的RAC05－05SK／480是一個(gè)特別有用的器件，可以連接在三相充電器的各相之間為電路供電，電路檢測到車(chē)輛連接后會(huì )啟動(dòng)充電器。這樣就可以使用無(wú)零線(xiàn)連接的L1／L2／L3／PE電源。
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