特斯拉cyberchuck早就全車搭載48V系統(tǒng),48V輕混系統(tǒng)已從豪華品牌下探至經(jīng)濟(jì)車型,覆蓋超200款在售車型,全球滲透率超50%。。
從普通的12V系統(tǒng)和24V系統(tǒng),提升到48V,不但是對(duì)功能設(shè)計(jì)的大變革,對(duì)于客戶關(guān)注的可靠性,也需要重新定義和設(shè)計(jì),確保主芯片的安全運(yùn)行,主要從電源接口和信號(hào)接口(CAN接口)這兩方面來(lái)做分析和設(shè)計(jì)。
一、為什么要用48V系統(tǒng)
傳統(tǒng)燃油車長(zhǎng)期使用12V低壓系統(tǒng),但隨著汽車電子設(shè)備越來(lái)越多(如啟停系統(tǒng)、電動(dòng)空調(diào)、主動(dòng)懸架、電動(dòng)渦輪等),12V系統(tǒng)已逐漸不堪重負(fù)。于是行業(yè)轉(zhuǎn)向48V輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)(48V mild hybrid system)。主要原因如下:
優(yōu)勢(shì) | 說(shuō)明 |
| 可使用更細(xì)、更輕的線纜,減輕整車重量,提升續(xù)航表現(xiàn)(尤其對(duì)新能源車至關(guān)重要)。 |
效率更 | 更低的工作電流意味著更小的I2R損耗(焦耳熱),減少能量浪費(fèi),提升整車能效,有利于節(jié)能減排67。 |
支持大 | 如電動(dòng)空調(diào)(功率≥2.5kW)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向、主動(dòng)懸架、電動(dòng)渦輪增壓等,在12V系統(tǒng)下電流過(guò)大,線路發(fā)熱嚴(yán)重,難以穩(wěn)定運(yùn)行。48V系統(tǒng)電壓翻4倍,相同功率下電流僅為1/4,顯著降低負(fù)載壓力。 |
成本與 | 48V仍屬于安全電壓范圍(低于60V),無(wú)需像高壓系統(tǒng)(如400V EV)那樣配備昂貴的安全防護(hù)(絕緣監(jiān)測(cè)、漏電保護(hù)等),降低了整體成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度。 |
二、48V CAN總線作用
48V CAN總線是運(yùn)行在48V輕混或高壓架構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò),負(fù)責(zé)連接12V與48V系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多個(gè)ECU之間的協(xié)同控制。
在現(xiàn)代汽車中,尤其是配備48V輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)的車型(如奔馳、奧迪、凱迪拉克等),車內(nèi)存在兩個(gè)主要電源系統(tǒng):
12V低壓系統(tǒng):供傳統(tǒng)電子設(shè)備使用(儀表、燈光、ECU等)。
48V高壓系統(tǒng):為啟停電機(jī)、電動(dòng)渦輪增壓、空調(diào)壓縮機(jī)等大功率組件供電。
要讓兩者高效協(xié)作,就必須依賴48V CAN總線完成關(guān)鍵指令傳輸,例如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU向48V起動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令。
48V CAN總線三大核心作用:
跨域通信:連接12V與48V系統(tǒng),傳輸啟停、能量回收、故障診斷等關(guān)鍵信息。
協(xié)同控制:統(tǒng)一調(diào)度發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電池、空調(diào)等系統(tǒng),提升能效與駕乘體驗(yàn)。
功能支撐:為怠速啟停、滑行節(jié)能、動(dòng)能回收、智能巡航等功能提供通信基礎(chǔ)。
三、48 CAN總線為什么需要靜電保護(hù)
在48V輕混系統(tǒng)架構(gòu)中運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)CAN通信網(wǎng)絡(luò),由于其工作環(huán)境更加復(fù)雜、電氣負(fù)載更高,靜電放電(ESD)防護(hù)變得尤為關(guān)鍵。靜電若未妥善處理,可能導(dǎo)致通信中斷、ECU誤動(dòng)作甚至整車失控。原因如下:
1.更高電壓平臺(tái)帶來(lái)強(qiáng)干擾風(fēng)險(xiǎn)更大:48V系統(tǒng)比傳統(tǒng)12V系統(tǒng)擁有更大的電勢(shì)差,一旦發(fā)生ESD,48V系統(tǒng)中的高壓差環(huán)境確實(shí)會(huì)增加ESD對(duì)敏感電路(如CAN總線)的耦合風(fēng)險(xiǎn)和破壞潛力”,尤其是在缺乏有效防護(hù)時(shí)。
2.系統(tǒng)集成度更高:48V系統(tǒng)連接更多高功率電驅(qū)部件(如ISG電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)),這些設(shè)備開(kāi)關(guān)瞬間會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲和感應(yīng)電壓,疊加ESD效應(yīng),增加通信失真風(fēng)險(xiǎn) 。
3.通信中斷后果更嚴(yán)重:若CAN通信因ESD中斷,可能導(dǎo)致啟停失敗、安全氣囊誤觸發(fā)、儀表黑屏等問(wèn)題,直接影響駕駛安全 。
四、上海雷卯針對(duì)48V架構(gòu)
電源接口和信號(hào)接口保護(hù)方案
汽車48V電源PMOS防反接靜電浪涌保護(hù)方案
方案優(yōu)點(diǎn):
電路簡(jiǎn)單;采用P溝道MOSFET用于滿足汽車前裝設(shè)備的防反接大功率需求,低發(fā)熱,DFN5X6-8封裝,散熱性能優(yōu);SM8S58CA用于滿足ISO7637-2 5A /5B測(cè)試,5.0SMDJ58CA可以通過(guò)IEC61000-4-5,GB/T17626.5 8/20μs 2KV標(biāo)準(zhǔn),成本低。滿足IEC61000-4-2(等級(jí)4)接觸放電30kV,空氣放電30kV。

48V CAN總線保護(hù)方案
48V CAN總線靜電防護(hù)二極管SD4881D3W優(yōu)勢(shì)
SD4881D3W支持±30kV ESD防護(hù)的48V專用保護(hù)二極管;
結(jié)電容20pF-30pF保證高速CAN信號(hào)完整性;
具有一定的抗浪涌能力,浪涌吸收電流高達(dá)18A。
48V CAN總線方案如下圖:

SD4881D3W參數(shù)列表如下:
| Parameter(參數(shù)) | SD4881D3W(Leiditech雷卯) |
| VRWM(最大反向工作電壓) | 48.0V |
| VBR(擊穿電壓) | 52V |
| Bi/Ui(雙向/單向) | Bi |
| IR(漏電流) | 1μA |
| IPP(Max)(最大脈沖峰值電流) | 18A |
| Package(封裝) | SOD-323 |
| Vcmax@Ipp | 87V@18A |
| Cj (結(jié)電容) | 20pF-30pF |
| Peak Pulse Power (8/20μs) Ppp | 1700w |
| ESD(Air) (空氣靜電保護(hù)能力) | ±30KV |
| ESD(Contact)(接觸靜電保護(hù)能力) | ±30KV |
SD4881D3W可以應(yīng)用于:
48V CAN、LIN、以太網(wǎng)及各種傳感器接口,
48V電源線;
汽車電子、工業(yè)控制、通信設(shè)備和消費(fèi)電子等;
48V是數(shù)據(jù)中心和電信設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配電電壓(-48V)。
上海雷卯48V多種封裝靜電防護(hù)二極管
Part Number | ESD per IEC61000-4-2 (Air)/(Contact) | Power | Vrwm | Vbr | VCmax@A | C(PF) | Features | Package |
SDA4811CDN | ±30kV/±30kV | 400 | 48 | 56.0 | 100V@4A | 20 | 1 CH.Bi. | DFN1006 |
ESDA48CTN | ±25kV/±25kV | 350 | 48 | 50.0 | 85V@4A | 10 | 1 CH.Bi. | DFN1610-2 |
SD4871P6W | ±30kV/±30kV | 1800 | 48 | 56.0 | 60V@30A | 108 | 1 CH.Ui . High-power | DFN1610-2 |
SD48C | ±25kV/±25kV | 350 | 48 | 50.0 | 85V@4A | 10 | 1 CH.Bi. | SOD-323 |
SD48CW | ±30kV/±30kV | 900 | 48 | 51.0 | 78V@9A | 13 | 1 CH.Bi. | SOD-323 |
SD4881D3W | ±30kV/±30kV | 1700 | 48 | 52.0 | 87V@18A | 30 | 1 CH.Bi. High-power | SOD-323 |
SM48 | ±15kV/±8kV | 250 | 48 | 49 | 85V@3A | 25 | 2 CH.Uni. | SOT-23 |
SMC48 | ±30kV/±30kV | 1000 | 48 | 52 | 87V@9A | 10 | 2 CH.Bi. | SOT-23 |
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