如今，汽车供电系统从12V向48V升级，已经成为一个重要趋势。相比12V，48V能够降低相同功率下的供电电流，为线束减重、线径缩小和布线空间优化创造条件。
更重要的是，48V供电也有助于汽车E/E架构向区域控制（Zonal）演进。48V可以作为车辆的主低压供电干线，为大功率负载和区域控制器供电；原有的12V设备则可以通过区域控制器内或附近的DC/DC转换器继续工作。
不过，从12V向48V转型，许多芯片都需要改变。今天EEWorld就来盘点一下那些需要重新设计的芯片。
MOSFET：80V和100V产品不断迭代
MOSFET广泛用于汽车电源转换、负载开关和电机驱动。进入48V系统后，器件需要承受更高的工作电压和瞬态电压，因此设计人员必须重新评估MOSFET的耐压、导通电阻、开关损耗和散热能力。
ROHM今年5月面向车载应用中日益普及的48V电源系统，推出80V耐压MOSFET“AG16xFNxx系列”。新产品采用HPLF5060（4.9mm×6.0mm）和DFN3333（3.3mm×3.3mm）封装，与车载MOSFET常见TO-252（6.6mm×10.0mm）等封装相比，有望进一步实现小型化。另外，HPLF5060封装采用鸥翼型引脚，DFN3333封装的引脚采用可润湿侧翼（Wettable Flank）成型技术，均有助于提升电路板安装时的可靠性。同时，通过铜夹片键合技术提升散热性能，使得新产品能够支持大电流。该系列产品均符合AEC-Q101车规标准，满足车载产品严苛的可靠性要求。
瑞萨从很早就开始关注48V MOSFET，在2020年就开始陆续推出支持电动汽车48V系统的100~300A级大电流MOSFET。2025年，瑞萨推出基于全新MOSFET晶圆制造工艺——REXFET-1而推出的100V大功率N沟道MOSFET——RBA300N10EANS和RBA300N10EHPF使新产品的导通电阻大幅降低30%、栅漏电荷减少40%、封装尺寸缩小50%。具体来看，这两款产品的Rdson达到了1.5mΩ，分别采用TOLL和TOLG封装。
英飞凌的OptiMOS系列覆盖汽车低压功率应用。例如，IAUCN08S7L013是一款80V汽车级MOSFET，采用OptiMOS 7技术，最大导通电阻为1.26mΩ，面向需要低导通损耗的功率开关应用。
onsemi在2024年推出的T10 PowerTrench系列也面向汽车48V系统，提供80V中压MOSFET。系列产品采用屏蔽栅极沟槽结构，通过软恢复体二极管降低振铃、过冲和噪声。T10分为M、S两条路线。M系列侧重低导通电阻，5×6封装的80V MOSFET导通电阻低至0.79mΩ，适用于电机控制和负载开关；S系列则着重降低输出电容，优化开关效率，但导通电阻略高。
ST在今年4月宣布了全新面向新一代汽车电源的STripFET F8系列功率MOSFET，STripFET F8去年推出了许多工规产品，今年也开始逐步铺开到车规产品中。全新的Smart STripFET F8系列经过专门设计，导通性能和硅片面积都有所优化。目前，ST只推出了40V的STL059N4S8AG，Rdson只有0.59 mΩ，根据规划未来ST会推出100V版本。
eFuse：和48V共同发展
“48V+eFuse”已成当下发展的共识。eFuse主要解决的是48V系统中的电弧问题，因为在48V系统中，电弧无法再自行熄灭，除非采用更大的触点间距实现电路断开，或额外增加灭弧电路。尽管机械继电器仍可使用，但额外的设计考量会增加成本，且触点的额外磨损也会降低其使用寿命。
eFuse作为智能配电系统的核心元件，它集成保护与开关功能，可实现实时诊断、自动复位与快速响应，具备I2t/I-t线束保护能力，还支持OTA升级；此外，它能为低功耗负载供电并拥有自恢复功能，有效提升配电网络的安全性与效率。
厂商已经开始发力“48V+eFuse”，MPS、Vishay、ST、Infineon、TI、onsemi都在力推这项技术，国内厂商也在默默发力。
MPS此前发布业界首款用于48V系统的车规级全集成eFuse——MPQ5884，可覆盖6-60V宽电压输出范围，支持最高80V抛负载与最低-60V反向耐压，额定电流覆盖7A到25A应用。除可配置的I2t过流保护之外，无须其他外部电路即可实现输入防负保护、反流保护、开路诊断、失地保护，且负载电流信息和芯片温度也可实时读取。
ST的STi²Fuse智能高侧控制器，专为48V汽车架构设计。产品阵容包括全新VNF1248F，这款先进的控制器融合卓越待机性能与专用硬件安全功能，可实现无与伦比的系统弹性。配套的VNF1048F智能开关可靠耐用，可为主电源轨及区域子系统提供可编程控制。
onsemi格外关注48V以及ZCU的趋势，其新型NIV3071 eFuse具有8V至60V工作输入电压范围，在紧凑的5x6mm封装中集成了4个独立通道，可以同时驱动多个并联负载。每个独立通道可支持2.5A连续电流，4个通道并联时可支持10A连续电流。
英飞凌推出Power PROFET + 24/48V开关系列，该系列专为满足现代汽车功率系统的要求而开发。
TI的TPS4816-Q1是具有保护和诊断功能的低IQ智能高侧驱动器系列。该器件具有3.5V至95V的宽工作电压范围，（100V绝对最大额定值）适用于12V、24V和48V汽车系统设计。
针对48V汽车系统，威世（Vishay）早前推出过一个参考设计。Vishay可在48V电压下实现200A负载的通断控制，搭载于采用被动散热设计的紧凑型双面FR4印刷电路板，性能稳定。
南芯科技首款eFuse产品SC77010BQ凭借60V的超宽工作电压，不仅可以在传统的12V系统中展现卓越的性能，还能额外扩展支持24V和48V的电气系统，为客户的系统升级预留了空间SC77010BQ内置高边电流检测，可以在-40℃~150℃的超宽温度范围内保持较高的精度，更灵敏地察觉电路异常，同时减少因误判而导致的不必要的系统中断。
稳先微推出48V eFuse智能栅极驱动器WS2510AT，内置过流、过压、短路保护，故障响应时间<100μs，比机械熔断器快100~1000倍，能在线束过热前切断故障，从根本上提升系统安全性。单芯片驱动外部MOSFET，可支持>30A的电流通道。休眠电流低至15μA，工作电流50μA，完美满足电动车长期静置的低功耗要求，极大降低静态功耗。
BMS：要求更加严格
48V系统对BMS要求明显更严格。电压采样方面，48V BMS有两个要点：一是采样精度，LFP的OCV曲线非常平坦，因此需要极高的采样精度；二是串数要求，48V BMS在电压采样环节需要管理的电芯数量超过12串。
电流采样方面，48V BMS有四个更高的要求：一是对采样范围有要求，48V BMS通常功率在10~15KW，启动电流超过300A，电流采样范围广；二是对采样速度有要求，系统运行时，启动时间短，频繁的充放电，电流波动极大，采样速度要求高；三是采样精度有要求，电流采样精度要求同样极高，因为其决定了SOC的估算精度；四是对ADC有要求，一般性ADC难以满足要求。
系统功耗方面，48V BMS有4个更高要求：一是目前48V BMS系统电池容量一般小于1KW，为了尽可能的提高循环次数，通常采用限制容量的方法，比如系统只允许运行在30%~80%SOC区间，因此系统可用容量变得更少；二是SOC估算的准确性变得更重；三是为了安全的考虑，当系统休眠时，还需要定时的唤醒去监测电池的状态；四是对AFE功耗提出了苛刻要求。
安全功能方面，48V BMS五项核心功能至关重要：一是电池过压保护（OV），过压会触发电芯二次化学反应，过充状态下极易导致电池过热、冒烟、起火甚至爆炸，其典型关闭阈值为4V；二是热失控防护（OT），热失控会启动正温度反馈循环，最终可能引发与过压相同的安全事故，典型关闭阈值为60°C；三是电池欠压保护（UV），欠压会造成电芯电极材料逐步击穿，以LFP电芯为例，该问题可能在数个充放电周期内出现，其典型关闭阈值为2V；四是电池过流保护（OC），过流可能导致电池主接触器熔化粘连，进而引发接触器无法断开、系统无法切换至安全状态的核心安全隐患；五是电池欠温保护（UT），欠温会使接触器鲁棒性下降、电芯放电能力减弱，还可能引发树突析晶现象，需通过限制电流避免电芯及器件损坏。
厂商方案方面，英飞凌的汽车48VBMS方案用于电动两轮车、三轮车和轻度混合动力电动汽车 (MHEV) 的电气系统储能和供电，负责计算、通信、监控和保护。产品方面，MCU英飞凌推荐AURIX TC33xLP系列、TC37xTP系列；PMIC推荐TLF35584、TLF35584、TLF11251EP/LD；CAN收发器推荐TLE9251VLE；MOSFET栅极驱动推荐EiceDRIVER 2ED4820-EM；MOSFET推荐IAUS300N10S5N014、IAUS300N08S5N011、IAUS300N10S5N015T、IAUS300N08S5N011T、IAUTN08S5N012L；Supply推荐TLF4949SJ；压力传感器推荐KP236N6165、XENSIV KP466/KP466P/KP467；CMB推荐TLE9012DQU。
TI一直特别关注48V BMS，在48V架构到来之前就早就给出过轻混的48V方案。TI此前展示了一个48V BMS系统，该系统基于BQ75614-Q1符合ASIL-D级要求、具有集成电流检测功能的14芯串联汽车类精密电池监测器、平衡器、保护器。
针对中国市场和48V，恩智浦发布了BMA7518，新IC产品系列同时满足汽车ASIL-C与工业SIL-2功能安全认证。该产品采用新型集成电路设计，实现电芯采样通道完全独立，避免串扰，提升滤波精度。该设计支持最多18个汇流排的灵活布局，并具备全通道并行150mA（支持125℃高温）均衡能力，单通道最高可达300mA，显著提高电池均衡效率。同时，系统具备超低功耗模式（仅5μA），满足长期存储与深海运输需求，并通过专用硬件告警引脚实现对过流事件的快速响应。
ST也提供高集成度的方案。L9963E是一款用于高可靠性汽车应用和储能系统的锂电池监控和保护芯片。最多可以监测14个堆叠放置的电池单元，以满足48 V及更高电压系统的要求。
ADI一直在BMS领域非常领先，今年推出了一个“王炸”产品24通道多节电池监控器ADBMS6834，电压检测精度达到了±0.003%，包括独创性双ADC架构将电池均衡效率提升35%、创新的双向隔离串行接口（isoSPI）和突破性集成的DC/DC转换器等技术。据芯联成对比，ADI的BMS芯片性能很强大：
DC/DC：三个演进阶段
对于48V系统来说，DC/DC转换器也是需要变化的。48V DC/DC可设计为单向或双向，其中单向功能（降压）是必须的。具体需要什么样的DC/DC，是由汽车架构决定的，从长期发展来看，车载48V与高压（HV）系统将逐步完成架构迭代，整个演进过程分为三个阶段：
第一阶段：48V作为第三电压域，附加于12V系统；
第二阶段：48V作为主电压域，区域内保留48V/12V混合；
第三阶段：48V成为唯一低压供电系统。
当前，48V/12V DC-DC存在三种方案：48V主配电+12V局部配电、48V+12V双轨配电、仅12V配电（48V仅用于大电流负载）。
从厂商方案上来看，48V DC/DC方案的拓扑选择上是关键。每种拓扑都有各自的权衡因素，包括热性能、设计复杂度、体积和成本。可选方案包括降压转换器（Buck）、升降压转换器（Buck-Boost）、开关电容转换器（SCC）、开关电感储能转换器（STC），以及电感-电感-电容（LLC）转换器。
与此同时，第一代48V汽车仍将保留大量12V负载，因此需要新增48V转12V转换器，为车外负载供电。此外，48V汽车还需要支持从12V车辆进行跨接启动，因此必须采用12V升压至48V的转换器，或支持48V与12V双向转换的DC/DC方案。
区域控制模块通常需要在48V转12V转换器输出端提供超过250W的额定功率，因此还需要采用其他拓扑，以提高效率并降低热损耗。
不同拓扑各有优劣：
Buck-Boost转换器：能够适应较宽的输入电压范围，但可能需要采用多相设计。
STC和SCC拓扑：有助于实现高功率密度和高效率，并减少甚至省去磁性元件，但通常需要大量陶瓷电容和MOSFET。
LLC转换器：效率可接近98%，但需要体积较大、成本较高的磁性元件。
英飞凌针对Zonal 48V/12V双向DC/DC提供两种完整的系统的解决方案：一是Multiphase buck方案，这种拓扑更成熟，在轻混中已经得到验证，所需元器件数量少，BOM成本可控，控制算法复杂度低，开发难度与调试成本都较低，还能搭配GaN器件，获得更高效率和更小尺寸。不过，这种拓扑工作在硬开关模式下，开关损耗相对较高，若不使用 GaN 等宽禁带器件，传统硅基方案难以实现极高的开关频率，限制了进一步小型化的空间。
另一种是STC方案（Switched Tank converter），这种拓扑结构天然支持扁平化、低高度的设计，非常适合集成到空间受限的区域控制器中，无需或仅需少量电感，大幅减少了对体积较大的磁性元器件的依赖，支持极高的开关频率，可进一步缩小无源器件的尺寸，在合适的工况下，能够实现极高的转换效率，可采用开环控制策略，控制复杂度低。不过，这种拓扑需要大量电容，整体BOM数量和成本较高，拓扑本身的特性决定了其输出电压是不可调节的，无法像降压转换器那样通过闭环控制稳定输出电压。
MPS针对汽车48V，选择提供Open Loop LLC拓扑。产品主推MPC1230X，采用固定的4:1电压转换比，适用于20～70V的直流主总线输入，输出为5～18V。在典型的48V输入电压下，该套件可连续提供高达1kW的功率。支持400W和1000W两种连续功率等级，开关频率可选择固定为2MHz或470kHz。为扩展功率，最多可将三个套件并联使用，总功率达到3kW。
TI（德州仪器）针对48V有许多参考设计。比如TIDA-01168是适用于12V/48V汽车系统的四相双向DC/DC转换器参考设计，方案采用了LM5170-Q1。产品上，LM5185-Q1是官网上主推的一款DC/DC，采用原边调节（PSR）技术的反激式控制器，在4.5V至100V宽输入电压范围内均能实现较高的转换效率。该器件通过采样变压器原边的反激电压来调节隔离输出电压，因此无需使用光耦合器、电压基准源，也不需要在变压器中增加第三绕组，即可实现输出电压调节。
onsemi针对48V-12V DC-DC转换器推出了的多样化元器件产品方案，可根据功率等级灵活扩展设计，并优化导通损耗与开关损耗的总和。通过选配关键及辅助元器件，例如栅极驱动器、数字隔离器和辅助电源，即可完成系统设计。
瑞萨的双向DC/DC转换器采用高效12V/48V DC/DC转换器，是48V轻度混合动力电动汽车和电动摩托车的理想之选。 该设计包含一个LV1481板网，而且具备功能安全。从器件来看，方案中主要涉及N-Channel MOSFET RBA系列产品，半桥FET驱动器涉及ISL784XX系列，MCU涉及RH850和RL78系列。
Vicor的重点一直是48V系统，其产品组合包括48V 生态系统的三大要素解决方案：将高压转换至48V：BCM和 DCM模块可实现高效的前端转换将48V转换为负载点电压：DCM模块、ZVS降压稳压器以及VTM和PRM模块（支持分比式电源架构）桥接48V与原有12V系统：DCM、NBM和ZVS升降压稳压器可实现单向和双向DC/DC转换。
ST主要为轻混电动汽车提供48V/12V双向DC/DC转换器，该方案中，主要涉及Power MOSFET STripFET F8系列、MOSFET drivers A6387、高压运放TSB621、电流检测TSC2010、控制MCU Stellar 32位汽车MCU等。
南芯最近发布适用于48V汽车系统的高性能升降压DC/DC芯片 SC8708Q/SC8709Q，支持80V/60V电压条件下的双向高效能量转换，具备可配置的电流限值与输出电压等参数，适用于48V汽车系统中 ADAS、车载信息娱乐、底盘控制等多个模块，为电动汽车向48V系统升级提供兼具高性能、高灵活性与高性价比的通用电源方案。
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