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汽车48V系统对电源和信号接口的挑战与策略

20小时前
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特斯拉cyberchuck早就全车搭载48V系统,48V 轻混系统已从豪华品牌下探至经济车型,覆盖超200款在售车型,全球渗透率超 50%。。

从普通的12V系统和24V系统,提升到48V,不但是对功能设计的大变革,对于客户关注的可靠性,也需要重新定义和设计,确保主芯片的安全运行,主要从电源接口和信号接口(CAN接口)这两方面来做分析和设计。

一、为什么要用48V系统?

传统燃油车长期使用 12V低压系统,但随着汽车电子设备越来越多(如启停系统、电动空调、主动悬架、电动涡轮等),12V系统已逐渐不堪重负。于是行业转向 48V轻度混合动力系统(48V mild hybrid system)。

主要原因如下:

 

 

 

二、48V CAN总线作用

48V CAN总线是运行在48V轻混或高压架构中的标准通信网络,负责连接12V与48V系统,实现多个ECU之间的协同控制。

在现代汽车中,尤其是配备48V轻度混合动力系统的车型(如奔驰、奥迪、凯迪拉克等),车内存在两个主要电源系统:

l 12V低压系统:供传统电子设备使用(仪表、灯光、ECU等)。

l 48V高压系统:为启停电机、电动涡轮增压、空调压缩机等大功率组件供电。

要让两者高效协作,就必须依赖48V CAN总线完成关键指令传输,例如发动机ECU向48V起动发电机发出启动命令。

48V CAN总线三大核心作用:

1)跨域通信:连接12V与48V系统,传输启停、能量回收、故障诊断等关键信息。

2)协同控制:统一调度发动机、变速箱、电池、空调等系统,提升能效与驾乘体验。

2)功能支撑:为怠速启停、滑行节能、动能回收、智能巡航等功能提供通信基础。

三、48 CAN总线为什么需要静电保护

在48V轻混系统架构中运行的标准CAN通信网络,由于其工作环境更加复杂、电气负载更高,静电放电(ESD)防护变得尤为关键。静电若未妥善处理,可能导致通信中断、ECU误动作甚至整车失控。原因如下:

1、更高电压平台带来强干扰风险更大:48V系统比传统12V系统拥有更大的电势差,一旦发生ESD,48V系统中的高压差环境确实会增加ESD对敏感电路(如CAN总线)的耦合风险和破坏潜力”,尤其是在缺乏有效防护时。

2、系统集成度更高:48V系统连接更多高功率电驱部件(如ISG电机、电动空调),这些设备开关瞬间会产生高频噪声和感应电压,叠加ESD效应,增加通信失真风险 。

3、通信中断后果更严重:若CAN通信因ESD中断,可能导致启停失败、安全气囊误触发、仪表黑屏等问题,直接影响驾驶安全 。

四、上海雷卯针对48V架构电源接口和信号接口保护方案

1、汽车48V电源PMOS防反接静电浪涌保护方案

方案优点:

l 电路简单;

l 采用P沟道MOSFET用于满足汽车前装设备的防反接大功率需求,低发热,DFN5X6-8封装,散热性能优;

l SM8S58CA用于满足ISO7637-2 5A /5B测试, 5.0SMDJ58CA可以通过 IEC61000-4-5,GB/T17626.5 8/20μs 2KV标准,成本低。

l 满足IEC61000-4-2(等级4)接触放电30kV,空气放电30kV。

 

 

 

2、48V CAN总线保护方案

1)、48V CAN总线静电防护二极管SD4881D3W优势

l SD4881D3W支持±30kV ESD防护的48V专用保护二极管;

l 结电容20pF-30pF保证高速CAN信号完整性;

l 具有一定的抗浪涌能力,浪涌吸收电流高达18A 。

2)、 48V CAN总线方案如下图

3)、SD4881D3W参数列表如下

 

 

4)、SD4881D3W可以应用于

l 48V CAN、LIN、以太网以及各种传感器接口。

l 48V 电源线

l 汽车电子、工业控制、通信设备和消费电子等领域

l 48V是数据中心和电信设备的标准配电电压(-48V)。

5)、上海雷卯48V多种封装静电防护二极管

 

 

 

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雷卯电子是中国电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌。成立于2011年,品牌Leiditech,是国家高新技术企业。公司研发团队由留美博士和TI原开发经理组建,凭借技术精湛的研发队伍和经验丰富的电磁兼容行业专家,主要提供防静电TVS/ESD以及相关EMC元器件(放电管TSS/GDT、稳压管ZENER、压敏电阻MOV、整流二极管RECTIFIER、自恢复保险丝PPTC、场效应管MOSFET、电感)。