汽車中 48 V/12 V 電池系統的未來指日可待。過去幾年，全球大多數主要汽車制造商一直在努力證明他們的系統，很明顯，它們的實施將是相對近期的。這是通往全自動乘用車的漫長而艱巨的旅程中必要且關鍵的一步，該乘用車不需要人類控制并具有真正的自動駕駛。然而，這并不意味著 12 V 電池正在消失;已安裝的車輛基礎中有太多的遺留系統，無法發生這種情況。這意味著自動駕駛汽車將同時配備12 V電池和48 V電池。

這一事實意味著車輛的內部系統將使用48 V鋰離子（Li-Ion）電池或12 V密封鉛酸（SLA）電池，但不能同時使用兩者。然而，除了由于它們各自的化學成分而為這些單獨的電池提供兩個獨立的充電電路外，還必須有一種機制允許電荷在它們之間移動而不會對電池或車輛內的任何系統造成任何損壞。此外，如果其中一個電池在運行過程中發生故障，擁有兩個電池還可以實現冗余。

雖然這肯定會使車輛內各種電氣子系統的設計復雜化，但可以獲得一些優勢。根據一些汽車制造商的說法，基于 48 V 的電氣系統可使內燃機車輛的燃油經濟性提高 10% 至 15%，從而減少 CO2排放。此外，未來使用雙48 V/12 V系統的車輛將使工程師能夠集成獨立于發動機負載運行的電動助力器技術，從而提高加速性能。這種壓縮機已經處于開發的高級階段，將放置在進氣系統和中冷器之間，使用 48 V 導軌啟動渦輪增壓器。

在全球范圍內，燃油經濟性法規一直在收緊，而具有連接性的自動駕駛能力在新車中繼續激增。因此，12 V汽車電氣系統已達到其可用功率極限。同時，似乎這些變化還不夠，汽車電子系統已經顯著增加。這些變化，加上相關的電力需求，創造了一系列新的工程機會。顯然，必須補充具有3 kW功率限制的12 V鉛酸電池汽車系統。

此外，還有新的汽車標準會影響這些系統的工作方式。新提出的汽車標準LV 148將次級48 V總線與現有的汽車12 V系統相結合。48 V 電源軌包括一個集成起動發電機 （ISG） 或皮帶起動發電機、一個 48 V 鋰離子電池和一個雙向 DC-DC 轉換器，可從 48 V 和 12 V 電池提供數十千瓦的可用能量。該技術針對傳統的內燃機汽車，以及混合動力電動和輕度混合動力汽車，因為汽車制造商正在努力滿足日益嚴格的一氧化碳。2排放目標。

適用于 48 V/12 V 電池系統的新型電源解決方案

這一新標準要求 12 V 總線持續為點火、照明、信息娛樂和音頻系統供電。而 48 V 總線將為主動底盤系統、空調壓縮機、可調懸架、電動增壓器、渦輪增壓器甚至再生制動提供動力。

在車輛中實施額外的48 V電源網絡并非沒有重大影響。電子控制單元（ECU）將受到影響，需要將其工作范圍調整到更高的電壓。這就要求DC-DC轉換器制造商還需要引入專用IC來實現這種高功率傳輸。

因此，ADI公司的線性功耗?（鉛）集團設計并開發了幾種DC-DC轉換器，能夠以非常高的效率實現這種能量傳輸，以節省能源，同時最大限度地減少熱設計方面。

顯然需要12 V和48 V電池之間的雙向降壓和升壓DC-DC轉換器。這種轉換器可用于為任一電池充電，同時允許兩個電池在系統中需要時向同一負載提供電流。從傳統的角度來看，這些最初的48 V/12 V雙電池DC-DC轉換器設計使用不同的電源組件來升壓和降壓。

然而，ADI公司的PbL部門最近推出了LT8228，這是一款雙向DC-DC控制器，它使用與降壓轉換相同的外部電源組件進行升壓轉換。

如圖2所示，LT8228是一款具有獨立補償網絡的100 V雙向恒流或恒壓同步降壓或升壓控制器。功率流的方向由 LT8228 自動確定或由外部控制。輸入和輸出保護 MOSFET 可防止負電壓、控制浪涌電流，并在開關 MOSFET 短路等故障條件下提供端子之間的隔離。在降壓模式下，V1 端子上的保護 MOSFET 可防止反向電流。在升壓模式下，相同的MOSFET調節輸出浪涌電流，并通過可調定時器斷路器保護自身。

圖2.LT8228配置在一個簡化的雙向電池備份系統中。

此外，LT8228 還提供雙向輸入和輸出電流限制以及獨立的電流監視。無主、容錯均流允許添加或減去任何并聯的 LT8228，同時保持均流準確度。內部和外部故障診斷和報告可通過故障和報告引腳進行。LT8228 采用 38 引腳 TSSOP 封裝。

LT8228是一款具有保護MOSFET的100 V雙向峰值電流模式同步控制器。控制器在降壓模式下從輸入電壓V1提供降壓輸出電壓V2，在升壓模式下從輸入電壓V2提供升壓輸出電壓V1。輸入和輸出電壓可設置高達 100 V。工作模式通過 DRXN 引腳進行外部控制或自動選擇。此外，LT8228 還具有用于 V1 和 V2 端子的保護 MOSFET。保護 MOSFET 提供負電壓保護、內部或外部故障期間輸入和輸出端子之間的隔離、反向電流保護和浪涌電流控制。在電池備份系統等應用中，雙向功能允許電池從更高或更低的電壓電源充電。當電源不可用時，電池將升壓或降壓電源。

為了優化瞬態響應，LT8228 具有兩個誤差放大器：升壓模式下的 EA1 和降壓模式下的 EA2，分別具有獨立的補償引腳 VC1 和 VC2。當在輕負載操作等條件下檢測到反向電感電流時，控制器以非連續導通模式工作。LT8228 采用四個引腳在降壓和升壓模式操作中提供輸入和輸出電流限制編程：ISET1P、ISET1N、ISET2P 和 ISET2N。該控制器還使用 IMON1 和 IMON2 引腳提供獨立的輸入和輸出電流監控。限流編程和監控適用于 0 V 至 100 V 的整個輸入和輸出電壓范圍。

此外，LT8228 在多個并聯的 LT8228 之間提供無主、容錯輸出均流，從而實現更高的負載電流、更好的熱管理和冗余。每個 LT8228 調節至平均輸出電流，無需一個主控制器。當單個LT8228被禁用或處于故障狀態時，它將停止對平均總線的貢獻，從而使均流方案具有容錯能力。

其他功能包括：

寬輸入和輸出電壓范圍，高達 100 V

反饋電壓容差：在整個溫度范圍內±0.5%

雙向可編程電流調節和監控

廣泛的自檢、診斷和故障報告

可編程固定或可同步開關頻率：80 kHz 至 600 kHz

可編程軟啟動和動態電流限制

無主、容錯均流

結論

LT8228允許將相同的外部電源組件用于降壓和升壓目的，從而為48 V/12 V雙電池DC-DC汽車系統帶來了新的性能、控制和簡化水平。它按需以降壓模式（48 V總線至12 V總線）或升壓模式（12 V至48 V）工作。當啟動汽車或需要額外電源時，LT8228 允許兩個電池同時向同一負載供電。這為電源轉換設計人員提供了一個功能豐富的雙向轉換器，可以輕松配置12 V和48 V電池系統，這是不久的將來全自動駕駛汽車所需要的。