電子發燒友網報道（文/梁浩斌）從數據中心到通信、再到汽車，過去普遍使用的12V系統正在面臨越來越高的功率負載帶來的壓力，于是48V系統，在近幾年得到了市場廣泛關注。

尤其是在汽車領域，隨著汽車智能化、電動化升級，汽車48V低壓系統也正在逐步提升各大車企、汽車供應鏈的研發日程。

德州儀器認為，48V系統在近幾年受到市場的關注，與電池電動車輛 (BEV) 和混合動力車輛 (HEV) 的日益普及有關。

48V系統一個顯著優勢是，能夠優化BEV 成本、重量和續航里程。從電氣角度看，通過區域架構減少線束，或者使用 48V 低壓軌進行配電，可以縮減整車供電線束的規格，并降低電源開關和電機驅動器等下游半導體元件的負載電流要求。因此，48V 系統可提供比 12V 系統更強的功率，為增加人工智能或迷你冰箱等功能提供了機會。

除此之外，采用48V系統后，在提供相同功率的情況下，電流將降低（例如，在 12V 下需要 100% 的電流，相比之下，在 48V 下僅需 25% 的電流），所以 48V 電壓軌可縮減線纜規格，減少線束中的功率損耗，還可能減小印刷電路板 (PCB) 的尺寸，通過縮減 48V 系統中的線纜規格，將使采用自動化制造流程安裝線束成為可能，從而顯著降低成本。

在法規與環保要求方面，盡管鉛酸電池比鋰離子電池更便宜且更易生產，但其壽命更短，對環境的危害也更大。相關政府法規以及電動汽車的普及促使 OEM 采用不同的輸入電源，如鋰離子電池、DC/DC 轉換器和超級電容器，48V 為這些拓撲提供更靈活的本地配電選項。

輔助駕駛系統在邁向自動駕駛的過程中，所需的算力越來越高，算力硬件的功耗也隨著大幅提高，更大的功率，12V系統的供電能力可能不足，需要48V系統為算力硬件提供足夠的供電，以支撐未來自動駕駛的需求。

那么48V系統，給汽車低壓系統會帶來哪些趨勢和革新？德州儀器認為，首先在電子電氣架構上，區域架構+軟件定義配電是一大變化，區域架構不再從保險絲盒引出電源，而是通過配電盒 (PDB) 和區域控制模塊 (ZCM) 分配電力，以及使用基于半導體的開關——智能 eFuse。由軟件控制開關、復位與優先級，減少布線并提升可維護性與診斷能力。

其次，目前在第一代的48V架構中，由于很多部件或是半導體器件還未過渡到48V，或是由于轉換成48V后無明顯的收益，所以仍會保留很多12V的器件，48V 轉 12V 的 DC/DC 轉換器仍然是必需的。而未來會看到更高效率、更小體積且支持雙向的轉換器。

在輔助駕駛方面，隨著L2輔助駕駛到L3自動駕駛的轉變，L3以上的自動駕駛系統需要更多的安全冗余，比如采用冗余輸入電源、在某一電源失效時的智能負載管理，以及系統內故障隔離等設計實踐。對電流/電壓/溫度的精確測量（部分場景需 <1% 精度）以及更多系統級診斷將成為必需，以支持自動復位與安全閉環。

目前從市面上看，搭載48V系統的車型還寥寥無幾，主要有特斯拉Cybertruck和蔚來ET9，其中蔚來ET9還配備了兩個12V冗余系統和一個48V系統，其中48V系統專為主動懸架系統供電。

但近年提到的48V系統主要是指汽車低壓系統中的應用，不涉及驅動。而MHEV中的48V驅動其實已經早有規模應用，早期的一些48V低壓系統其實也是在MHEV車型上的48V系統上改進而來。但相比于MHEV的48V，目前48V低壓系統要真正大規模上車，還將面臨一些挑戰。

根據德州儀器介紹，現有標準主要針對 MHEV（ISO 21780 等），針對 BEV 和 48V 低壓網的行業標準仍在制定，OEM 往往需要自建規范；電壓提升后，開關損耗和電磁兼容性問題更突出；48V 與 12V 共存的混合架構會帶來短路、冗余設計和功能安全的問題。

對于芯片而言，轉換到48V系統，面臨的設計挑戰包括瞬變電壓、爬電距離和電氣間隙要求、電磁兼容性 (EMC) 標準，以及集成電路 (IC) 成本。

隨著汽車系統中越來越多使用 48V 直流/直流電源軌，降壓轉換器因具有較高的 dv/dt 和 di/dt，可能導致系統較難滿足 EMI 規格要求。

48V 下的電弧是一個問題，因此輸出端和元器件必須具備足夠的爬電距離和電氣間隙，以防止不同電壓點之間發生電弧。通過軟件、電壓和電流檢測的結合，可以幫助檢測電弧并快速關閉必要的開關以阻止電弧繼續。還可以開發機器學習算法，更好地區分電弧波形與車輛中的自然瞬態，以幫助避免誤報。

在許多第一代 48V 架構中，48V 轉 12V 的 DC/DC 轉換器仍然是必需的，因為并非所有的執行器和半導體都已經過渡到 48V 工作，或者說過渡后并無明顯收益。根據所需功率、板子尺寸、成本和效率，48V 轉 12V 的轉換有多種不同的拓撲結構可供選擇。標準方法是采用傳統的降壓轉換器或控制器，以及先進的拓撲結構，如開關電容轉換器 (SCC) 和開關儲能電感轉換器 (STC)。

而針對汽車48V低壓架構的應用，德州儀器目前推出了多種解決方案為客戶提供支持。

在48V 配電方面，德州儀器提供包括智能電子保險絲開關、理想二極管和電流檢測放大等產品，以及集成I2-t導線保護、集成和外部柵極場效應晶體管 (FET) 的解決方案；針對電源ORing的高效反向電流保護；具有雙向選項的精確集成或外部電流檢測等解決方案。
48V負載驅動器包括電機驅動器、高側和低側開關以及LED驅動器，德州儀器可以提供多種方案：>70V 最大輸入電壓。高熱密度封裝，可實現緊湊型印刷電路板設計；具有集成和外部 FET 解決方案的可擴展驅動器；TI功能安全型器件；智能診斷功能；集成壓擺率控制和其他電磁干擾 (EMI) 降低技術。

在48V電源解決方案上，TI的解決方案可為48V 應用提高效率、減小設計尺寸并降低 EMI。應用場景包括：800V 或 400V 至 48V 轉換；48V 至 0.5V-16V 轉換；48V 鋰離子電池和超級電容器充電；48V 至 USB Type-C PD；48V 至音頻放大器電源等。

小結：

得益于48V低壓架構帶來的電力容量提升、線束重量降低等優勢，在未來汽車的智能化不斷提升，自動駕駛技術持續提高的趨勢下，毫無疑問，48V長期來看將會替代12V成為汽車行業的主流。隨著這些技術成熟，48V 系統將在整車減重、智能化和高功率負載驅動方面釋放巨大潛力。而這一輪汽車產業的技術升級，也將會為半導體領域帶來巨大的市場增量空間。