48V 설계 과제

48V 저전압 레일을 채택할 때의 설계 과제에는 과도 전압, 연면 및 간극 요구 사항, EMC(전자기 호환성) 표준, IC(통합 회로) 비용 등이 있습니다.

과도 전압은 48V 시스템에서 대화의 주요 주제입니다. 오늘날 12V 시스템은 부하 덤프와 같은 최악의 사례에 대한 전압 과도 곡선을 지정하는 ISO(국제 표준화 기구) 16750-2와 같은 표준으로 잘 알려져 있습니다. 48V 시스템의 경우 현재 사용 가능한 표준(ISO 21780 및 Liefervorschriften[LV] 148)은 최대 70V의 과전압 지점을 필요로 하는 MHEV용으로 작성되었습니다. 하지만 스위칭 과도 현상 또는 부품 여유를 고려하면 부품 등급이 70V보다 훨씬 높습니다.

MHEV에 대한 표준은 시작점으로 유용하지만, 고전력 스타터 제너레이터 시스템 없이 고전압 배터리에서 48V를 생성하는 전기 또는 하이브리드 시스템에 반드시 유효한 것은 아닙니다. BEV 48V 저전압 네트워크와 관련된 정확한 표준은 여전히 정의되고 있지만 OEM은 70V 미만의 라인 과도 현상을 포함하도록 자체 표준을 정의하기 시작할 수 있습니다. 그림 8에서는 잠재적인 BEV 표준을 기존 ISO 21780 표준과 비교합니다.

60V와 70V의 차이는 작아 보일 수 있지만, 더 높은 전압을 수용하기 위한 IC 비용은 반드시 선형적으로 확장되지는 않습니다. 또한 전원 공급 범위를 포함할 수 있더라도 ISO 7637-2와 같은 현재 표준에서 다루는 하니스 고장 모드 이벤트의 가능성을 고려하는 것이 중요합니다.

연면 및 간극 요구 사항은 PCB의 모든 전도성 부품 사이의 최단 거리에 대한 업계 표준 측정입니다. 이는 두 지점 사이의 전압이 고장 전압을 초과할 때 발생하는 아크를 방지하기 위한 중요한 설계 매개 변수입니다. 연면 및 간극에 대한 다양한 표준이 있으며(국제 전기 기술 위원회 60664-1 및 인쇄 회로 2221A) OEM은 자체 내부 지침을 보유하고 있을 수도 있습니다. 12V에서 48V로 전환하면 연면 및 간극 요구 사항이 늘어나 IC 패키지, PCB 레이아웃, 와이어 하네스 커넥터 등에 직접 영향을 미칩니다.

48V 시스템의 미묘한 영향 중 하나는 전도 손실을 줄이는 데 도움이 되지만 스위칭 손실은 증가한다는 점입니다. 이는 DC/DC 컨버터 및 모터 드라이브와 같은 스위칭 전력 컨버터를 위한 EMC 테스트와 관련이 있습니다. 전압(V_DS)을 12V에서 48V로 높이면 전류(I_DS)가 줄어듭니다. 그러나 48V 시스템의 회전율(t_R + t_F)이 12V 시스템과 동일하게 유지되면 전력 스위칭 손실(P_SW)이 4배가 됩니다.

스위칭 손실에 영향을 미치는 요인이 더 많지만 그림 9은(는) 회전율이 48V 시스템의 스위칭 손실에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. DC/DC의 전도 방출을 줄이는 방법에 대한 자세한 내용은 애플리케이션 노트 " 48V 차량용 애플리케이션을 위한 벅 컨버터의 전도 EMI 감소"를 참조하십시오.