近年來，車載48V電源系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用正在快速推進(jìn)。與傳統(tǒng)12V系統(tǒng)相比，車載48V電源系統(tǒng)具有電力損耗低、能效提升、配線簡(jiǎn)化等諸多優(yōu)勢(shì)，有助于降低環(huán)境負(fù)荷。作為支持下一代汽車電動(dòng)化和高性能化的重要技術(shù)，車載48V電源系統(tǒng)的普及正在不斷普及。

然而，車載48V電源系統(tǒng)的高電壓容易導(dǎo)致噪聲水平升高，因此噪聲控制和EMC對(duì)策變得比以往更加重要。如果EMC措施不足，可能導(dǎo)致車載電子設(shè)備誤動(dòng)作或可靠性下降，因此有效的噪聲控制和EMC對(duì)策至關(guān)重要。

本解決方案指南將介紹車載48V電源系統(tǒng)在噪聲控制與EMC對(duì)策方面的最新案例，包括在車載48V電源線的DC/DC轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用我司噪聲對(duì)策元件的EMI抑制實(shí)踐。如果您在車載48V電源系統(tǒng)的噪聲控制或EMC對(duì)策方面遇到噪聲問題，歡迎參考本指南。

車載48V電源的導(dǎo)入背景與發(fā)展

用于ADAS/AD的SoC的TDP(TDK假設(shè))

TDP: 散熱設(shè)計(jì)功耗(設(shè)計(jì)中的最大發(fā)熱量)

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛(AD)的普及，汽車領(lǐng)域的SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)的性能不斷提升，AI功能的搭載也在快速推進(jìn)。

因此，車載電子設(shè)備的功耗持續(xù)增加。傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)面臨著電流增加導(dǎo)致線束重量上升、整車重量增加以及電力損耗增加的問題，這些都會(huì)影響車輛的續(xù)航里程和能效。

基于上述背景，車載48V電源系統(tǒng)的應(yīng)用正在不斷推進(jìn)。采用48V電源后，在相同功率輸出下，電流僅為原來的1/4，有助于實(shí)現(xiàn)線束輕量化、降低電力損耗和整車減重。因此，車載48V電源系統(tǒng)被視為實(shí)現(xiàn)下一代汽車電動(dòng)化、高效化和長(zhǎng)續(xù)航的關(guān)鍵技術(shù)，備受關(guān)注。

車載48V電源導(dǎo)入面臨的挑戰(zhàn)

噪聲(EMC)風(fēng)險(xiǎn)增加

電壓升高會(huì)導(dǎo)致開關(guān)噪聲和傳導(dǎo)噪聲水平提升，需要比以往更嚴(yán)格的噪聲與EMC對(duì)策。

元件選擇與設(shè)計(jì)的復(fù)雜化

48V元件需具備更高的額定電壓。同時(shí)，為抑制共模和差模噪聲，必須采用多級(jí)濾波和高性能元件組合。

系統(tǒng)整體安全性與可靠性的保障

48V對(duì)人體的風(fēng)險(xiǎn)更高，因此必須進(jìn)行短路、過電流、過電壓等安全設(shè)計(jì)。需要兼顧EMC和安全對(duì)策，確保整車可靠性。

成本與空間的影響

采用高耐壓元件和多級(jí)濾波器可能增加元件成本和PCB空間需求。但線束輕量化和配線成本降低等優(yōu)勢(shì)同樣顯著，因此需平衡整體設(shè)計(jì)。

車載48V電源系統(tǒng)中噪聲控制對(duì)策的重要性

通過對(duì)比同一塊電路板和元件配置下，采用兼容12V和48V的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行傳導(dǎo)噪聲(電壓法)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，車載48V電源系統(tǒng)的噪聲水平明顯高于12V系統(tǒng)(見圖1)。這是由于48V系統(tǒng)的高輸入電壓在開關(guān)過程中能量增加，導(dǎo)致噪聲成分被放大。尤其是在低頻到高頻的寬頻帶范圍內(nèi)，噪聲水平差異顯著，使得包括48V電源在內(nèi)的車載系統(tǒng)EMC(電磁兼容性)對(duì)策成為重要課題。因此，車載48V電源系統(tǒng)必須引入濾波器等噪聲對(duì)策和最優(yōu)的噪聲控制解決方案。

圖1：12V與48V系統(tǒng)噪聲水平對(duì)比

車載48V電源系統(tǒng)用噪聲控制濾波元件的選擇

圖2展示了車載48V電源系統(tǒng)中噪聲控制濾波器的安裝示例。由于48V系統(tǒng)的噪聲較12V系統(tǒng)更高，針對(duì)共模和差模噪聲的多級(jí)濾波器更為有效。 表1匯總了各類濾波器及解決方案，表明最優(yōu)濾波器選擇有助于提升車載48V電源系統(tǒng)的可靠性和EMC性能。

圖2：48V輸入線路路塊圖示例

表1：48V輸入線路 各類濾波器與部件解決方案

車載48V電源線噪聲控制效果的實(shí)測(cè)案例

使用市售DC/DC轉(zhuǎn)換器，驗(yàn)證了有無濾波器時(shí)的噪聲抑制效果。設(shè)定輸入電壓和負(fù)載條件，對(duì)比了安裝和未安裝濾波器時(shí)的傳導(dǎo)噪聲(電壓法)，以評(píng)估其效果。

圖3：傳導(dǎo)噪聲電壓法測(cè)試環(huán)境

■DC/DC轉(zhuǎn)換器條件

?輸入電壓：48V

?輸出電壓：12V

?開關(guān)頻率：400kHz

?輸出電流：7.2A

■測(cè)試環(huán)境

?測(cè)試地點(diǎn)：3米電波暗室

?頻率范圍：150kHz-108MHz

■測(cè)試項(xiàng)目

?傳導(dǎo)噪聲電壓法

■測(cè)量結(jié)果

■無濾波器

■有濾波器

通過構(gòu)建兼容共模和差模噪聲的多級(jí)濾波器，實(shí)測(cè)證實(shí)可大幅抑制車載48V電源系統(tǒng)的噪聲。此外，在各濾波器和輸入電容中采用大容量MLCC，不僅提升了噪聲對(duì)策效果，還實(shí)現(xiàn)了元件數(shù)量和安裝空間的減少。這使得噪聲控制更加高效可靠，對(duì)車載48V電源系統(tǒng)的EMC性能提升做出了重要貢獻(xiàn)。

車載48V相關(guān)產(chǎn)品陣容

TDK可為48V線路提供多種產(chǎn)品。各類元件均有額定電壓規(guī)定，請(qǐng)務(wù)必預(yù)留足夠的安全裕度后使用。

Featured Products

■MLCC額定電壓100V車載級(jí)產(chǎn)品

■電源線用共模扼流圈/濾波器車規(guī)級(jí)產(chǎn)品

■電源線用電感器車規(guī)級(jí)產(chǎn)品 - 適用于48V電源系統(tǒng)的推薦產(chǎn)品

■ESD/電壓保護(hù)器件車規(guī)級(jí)產(chǎn)品

總結(jié)：車載48V電源的噪聲控制與TDK的全方位支持

隨著車載48V電源系統(tǒng)的發(fā)展，噪聲控制問題變得更加重要。實(shí)測(cè)案例表明，采用共模扼流圈、電感器和大容量MLCC組合的多級(jí)濾波器，可在寬頻帶范圍內(nèi)大幅降低噪聲。此外，大容量MLCC的應(yīng)用還實(shí)現(xiàn)了元件數(shù)量和安裝空間的減少。

TDK不僅提供豐富的車載48V電源系統(tǒng)用噪聲對(duì)策元件，還提供EMC測(cè)試服務(wù)和電路設(shè)計(jì)建議等多樣化技術(shù)支持。如果您在車載48V電源系統(tǒng)的噪聲對(duì)策方面遇到問題，TDK可從元件選型到評(píng)估驗(yàn)證，為您提供全方位支持。歡迎隨時(shí)聯(lián)系我們，共同提升車載48V電源系統(tǒng)的可靠性和EMC性能。