汽車市場(chǎng)一直是凌力爾特關(guān)注的最終市場(chǎng)。在上一財(cái)年，這一市場(chǎng)的銷售收入已經(jīng)增長(zhǎng)到約占公司總體銷售收入的 20%，增速持續(xù)高于公司的總體增速。關(guān)鍵的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)因素是需要提高行車安全、燃料效率和改善高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)。此外，混合動(dòng)力和全電動(dòng)型汽車的激增不斷促進(jìn)對(duì)創(chuàng)新性模擬電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的需求。除了車用電子產(chǎn)品的增加，全球汽車市場(chǎng)預(yù)計(jì)也將穩(wěn)步增長(zhǎng)，從而擴(kuò)大了對(duì)更多車輛生產(chǎn)的需求。

汽車電子系統(tǒng)中有很多應(yīng)用，甚至在車輛停泊后也需要連續(xù)供電，例如遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入、安防甚至個(gè)人信息娛樂(lè)系統(tǒng)，汽車電子系統(tǒng)通常包括導(dǎo)航、GPS 定位和應(yīng)急呼叫 e-call 功能。也許難以理解為什么這些系統(tǒng)必須保持接通，甚至在車輛未行駛時(shí)，不過(guò)這些系統(tǒng)的 GPS 功能必須“始終保持接通”，以支持應(yīng)急通信和安防功能 (例如，在發(fā)生事故時(shí)，準(zhǔn)確確定地點(diǎn))。這種要求也很有必要，以便外部操作人員在需要時(shí)，可以實(shí)施基本控制。因此，對(duì)這些應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵要求是，其電子系統(tǒng)吸取很低的靜態(tài)電流，以延長(zhǎng)電池壽命。

顯然，無(wú)論每年銷售多少輛汽車，汽車中的電子系統(tǒng)都將繼續(xù)增加。人們?cè)谂ν七M(jìn)混合動(dòng)力和全電動(dòng)型汽車的發(fā)展，這也成為推進(jìn)這一市場(chǎng)增長(zhǎng)的催化劑。隨著用電池作為電源的方法日益普及，也需要最大限度延長(zhǎng)電池的可用壽命。電池失衡 (也就是組成一個(gè)電池包的各節(jié)電池的充電狀態(tài)失配) 是大型鋰離子電池包的一個(gè)問(wèn)題，這是由制造工藝、工作條件和電池老化的不同造成的。電池失衡可能降低電池組的總體容量并有可能損壞電池包。失衡使得無(wú)法跟蹤電池從充電狀態(tài)到放電狀態(tài)的過(guò)程，而且如果不能嚴(yán)格監(jiān)視這個(gè)過(guò)程，就可能導(dǎo)致電池被過(guò)度充電或放電，這將永久性地?fù)p壞電池。

無(wú)論是混合 / 電動(dòng)型汽車 (HEV) 還是電動(dòng)型汽車 (EV)，電池制造商通常都會(huì)針對(duì)容量和內(nèi)部電阻對(duì)其電池包使用的電池進(jìn)行分類，以減少交付給客戶任何給定批次的電池之間的差異。然后，用經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇的電池組成汽車電池包，以提高電池包中電池之間的總體匹配度。理論上，這樣做應(yīng)該能夠防止在電池包中出現(xiàn)嚴(yán)重的失衡，但是盡管如此，當(dāng)組成一個(gè)大型電池包時(shí)，要想在電池包壽命期內(nèi)保持很高的電池容量，既需要電池監(jiān)視，也需要電池平衡。正是因?yàn)槟軌蛲瑫r(shí)提供電池監(jiān)視和平衡，所以凌力爾特新的電池管理系統(tǒng) (BMS) 產(chǎn)品已經(jīng)獲得了廣泛接受，是目前為數(shù)不多經(jīng)過(guò)道路行駛證明、正在生產(chǎn)以為轎車和公共汽車采用的 BMS 產(chǎn)品之一。

此外，電池不再僅用于 HEV 或 EV 了，在某些 2017 型號(hào)汽車中，新提出的汽車標(biāo)準(zhǔn) LV148 將 48V 輔助總線與現(xiàn)有 12V 系統(tǒng)整合到一起。該 48V 軌包括一個(gè)集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī) (ISG) 或帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)、一個(gè) 48V 鋰離子電池和一個(gè)雙向 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，用 48V 和 12V 電池合起來(lái)提供高達(dá) 10kW 可用能量。隨著汽車制造商努力滿足日益嚴(yán)格的 CO2 排放目標(biāo)，這種技術(shù)被用在常規(guī)內(nèi)燃機(jī)汽車以及混合電動(dòng)型和輕度混合動(dòng)力型汽車上。

就這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)而言，12V 總線將繼續(xù)給點(diǎn)火、照明、信息娛樂(lè)和音頻系統(tǒng)供電。48V 總線將給主動(dòng)底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)、可調(diào)懸掛、以及電子增壓機(jī) / 渦輪增壓機(jī)供電，還支持再生制動(dòng)。這條額外的 48V 總線預(yù)計(jì)不久就將在各種投產(chǎn)車型中提供，使用這條總線還可支持發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，這將使停-啟操作更加平滑。另外，更高的電壓意味著所需電纜橫截面積更小，這減小了電纜尺寸和重量。今天的高端汽車可能有超過(guò) 4 千米導(dǎo)線。車輛將變得更像 PC，為使用大量即插即用式設(shè)備創(chuàng)造了可能性。平均而言，遠(yuǎn)距離上下班往返的人一天有 9% 的時(shí)間在車中度過(guò)。因此，將多媒體和遠(yuǎn)程信息處理引入車中有可能提高效率，并提供額外的娛樂(lè)。

48V 電池系統(tǒng)很快就會(huì)到來(lái)。按照某些汽車制造商的說(shuō)法，就內(nèi)燃機(jī)車輛而言，基于 48V 的電氣系統(tǒng)可使燃料經(jīng)濟(jì)性提高 10% 至 15%，從而降低了 CO2 排放量。

另外，將來(lái)使用 48V/12V 雙系統(tǒng)的車輛將允許工程師集成電氣升壓器技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)行時(shí)不受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載影響，因此提高了加速性能。壓縮機(jī)已處于前期開(kāi)發(fā)階段，放置在感應(yīng)系統(tǒng)和冷熱氣自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)之間，用 48V 電壓?jiǎn)?dòng)渦輪增壓機(jī)。

因此很顯然的是，在 12V 和 48V 電池之間需要雙向降壓型和升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。這種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可用來(lái)給任一電池充電，而且如果需要，還允許兩個(gè)電池給相同的負(fù)載提供電流。大多數(shù)較早的 48V/12V 雙電池 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)都采用不同的電源組件進(jìn)行升壓和降壓。因此，凌力爾特設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了 LTC3871，這是一款雙向 DC/DC 控制器，使用相同的外部電源組件進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換和降壓轉(zhuǎn)換。

LTC3871 是一款 100V/30V 雙向兩相同步降壓或升壓型控制器，在 12V 和 48V 電路板網(wǎng)絡(luò)之間提供雙向 DC/DC 控制和電池充電。該器件從 48V 總線到 12V 總線以降壓模式運(yùn)行，或從 12V 總線到 48V 總線以升壓模式運(yùn)行。兩種模式都可通過(guò)所加控制信號(hào)按需配置?？梢圆⒙?lián)多達(dá) 12 個(gè)相位，并采用不同相的時(shí)鐘，以針對(duì)大電流應(yīng)用 (高達(dá) 250A) 最大限度降低輸入和輸出濾波要求。其先進(jìn)的電流模式架構(gòu)在并聯(lián)時(shí)提供出色的相位間電流匹配。采用 12 相設(shè)計(jì)時(shí)，在降壓模式或升壓模式可提供高達(dá) 3kW 功率。

當(dāng)啟動(dòng)汽車或當(dāng)需要額外功率時(shí)，LTC3871 通過(guò)將能量從一個(gè)電路板網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電路板網(wǎng)絡(luò)，允許兩個(gè)電池同時(shí)供能。可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 97% 的效率，且內(nèi)置電流設(shè)定環(huán)路調(diào)節(jié)在任一方向上可提供給負(fù)載的最大電流。4 個(gè)控制環(huán)路 (兩個(gè)用于電流，兩個(gè)用于電壓) 在 48V 或 12V 電路板網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了電壓和電流控制。

LTC3871 以用戶可選的 60kHz 至 475kHz 固定頻率運(yùn)行，也可同步至一個(gè)相同范圍的外部時(shí)鐘。在輕負(fù)載時(shí)，用戶可以選擇連續(xù)運(yùn)行或脈沖跳躍模式。其他特點(diǎn)包括過(guò)載和短路保護(hù)、用于降壓和升壓模式的獨(dú)立環(huán)路補(bǔ)償、用于提高效率的 EXTVcc、隨溫度變化的 ±1% 輸出電壓調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度以及欠壓和過(guò)壓閉鎖。LTC3871 滿足 AEC-Q100 規(guī)范要求，為 ISO 26262 系統(tǒng)中的診斷范圍而設(shè)計(jì)。

LTC3871 采用耐熱增強(qiáng)型 48 引線 LQFP 封裝。提供 3 種溫度級(jí)版本，其中擴(kuò)展和工業(yè)溫度級(jí)版本在 –40°C 至 125°C 溫度范圍內(nèi)工作，高溫汽車級(jí)版本工作溫度范圍為 –40°C 至 150°C。以下圖 1 顯示了該器件的典型應(yīng)用原理圖。原理圖頂部顯示的 P 溝道 MOSFET 用于過(guò)流和短路保護(hù).

圖 1：從 26V 至 58V 輸入提供 12V 輸出的 LTC3871 雙向工作原理圖，該電路提供 30A 電流