揮別 12 V,迎向 48 V

汽車的電力需求促進 48 V 產品的採用

在汽車上使用 Vicor NBM2317 雙向轉換器,就能以最小的損耗與較少的佈線,輕易地從 48 V 轉換到 12 V。(圖片來源:Vicor Corporation)

和許多產業一樣,汽車業在幾年前就已制訂標準的工作電壓。然而,隨著科技的進步,標準也不斷演進。汽車業的標準業不例外。

汽車最早完全沒有電氣系統,要用手動曲柄發動,車燈用油驅動。之後陸續改用鉛酸電瓶和 6 V 電源。這種做法實行了一陣子,但隨著引擎變大、電子零件增多,需要更多的電力。因此 12 V 成了新的標準。

現在,汽車業面臨另一項變遷。汽車電力需求正迅速擴大,特別是自動駕駛車輛。此外,汽車的人工智慧,也是電力需求增加的主因。傳動系列和車用資訊娛樂的需求也需要更多的電力。

12 V 電瓶已不敷使用,勢必要擴大到 48 V。目前有些汽車採用雙電瓶解決方案,因此要做到這點並不難。這種車在傳統的 12 V 電瓶與 48 V 鋰離子電瓶之間,進行電力傳輸分離。但這可能只是在所有汽車統一採用 48 V 之前的過渡時期做法。

48 V 可在許多產業提供更高效率

從 48 V 有效降到 12 V,資料中心即可維持傳統的基礎架構。(圖片來源:Vicor Corporation)

其他產業也正轉換至 48 V。資料中心正經歷類似的變化。資料中心目前使用傳統的 12 V 電源匯流排,但希望使用 48 V 電源匯流排,以更有效地滿足資料中心激增的電力需求。

此外,電動工具的電壓也遽增,不僅可提高扭力,更可促使電池尺寸縮小。如今,48 V 工具已相當常見。這些工具也許比較貴,但電池續航力更久,並能提供更大的扭力。而 LED 產業也看到了使用 48 V 電源的價值,特別是在電力需求最大的戶外照明方面。使用 48 V 電源能讓顯示器更亮、更大且更有效率。

48 V 電源有什麼優勢?

48 V 能以更低的切換損耗提供更強的動力。這是因為在相同數量的銅中,流經的電流更少,因此能讓電流傳輸更遠,並驅動更多設備。48 V 符合安全超低電壓 (SELV) 等級,這代表 48 V 依然安全,不需要進行特殊處理,而 60 V 才是可安全處理電壓的分水嶺。此外,佈線不需要額外的屏蔽,也沒有過熱的危險。

那麼,為何不一開始就升到 48 V 呢?

在早期,較大的電瓶成本較高、尺寸也較大,因此這種做法並不可行。高電壓雖然有優點,但也有一些限制。高壓電系統的觸點需要更加堅固,成本也會因腐蝕速度快而升高。但隨著科技的進步,我們已有更多能力可盡量克服這些缺點。目前,大多數的基礎架構和設計都是針對 12 V 電壓打造。標準擬定後,要大家嘗試甚至採用新標準可能很難,因為目前所有零件都是由 12 V 電壓驅動。

NBM2317 提供 48 V 至 12 V 的雙向轉換,在 800 W 連續功率下,峰值效率可達到 98%。(圖片來源:Vicor Corporation)

目前,這些系統絕大多數都嘗試將 12 V 橋接至 48 V。這些系統並非試著徹底改造基礎架構,而是進行架構的轉換。舉例來說,較新款的輕型油電混合車就採用雙電瓶架構,包括 12 V 與 48 V 電瓶。車廠採用這個作法,您就不必一次換掉整個系統;您可以逐步採用更新的電力架構。因此,隨著我們改用更高的電壓,整個系統也需要使用不同的零件。

這時就需要像 Vicor 這樣的公司了。Vicor 剛推出一款很棒的「橋接」零件 NBM2317。NBM 提供 48 V 至 12 V 的雙向轉換,在 800 W 連續功率和 1 kW 峰值功率下,峰值效率可達到 98%,而且封裝尺寸不到 3.3 cm3。Vicor 擁有一系列 48 V 零件,可協助您打造 48 V 電源鏈,並協助您轉換至 48 V 基礎架構。



關於作者

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Ben Roloff 是 Digi-Key Electronics 的助理應用工程師,自 2016 年起開始負責協助客戶處理微控制器產品需求。他出生於 1991 年,當時網際網路並非居家普遍的配備。但隨著他的求學過程,網際網路逐漸刻畫在他的生活中,成為成長經歷的一部份。他對電腦感興趣,也促使他進入南達科他礦業及理工學院接受電腦工程教育,取得電腦工程學士學位。

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