DCDC的案例
怎么選擇DCDC BUCK降壓型開關電源的電感？
下面介紹如何選擇DCDC BUCK降壓電源的功率電感。
后臺回復：BUCK仿真文件 可以得到仿真源文件
在選擇電感之前，我們首先要知道BUCK電路的基本原理，以及電感的基本參數，一定要先看完之前的文章再回過頭來看這篇文章：
《DCDC BUCK降壓電路詳細原理》
了解完BUCK基本原理以及電感的4大參數，我們就可以回過頭來分析電感選型的過程了。
選型的分析是根據下面的公式，公式的推導過程非常簡單，
a是電流紋波系數，或者紋波率。
上面的公式稍微變形就可以得到下面的公式
舉個“栗子”：
假定BUCK的輸入是10V輸出是5V，負載是2A的電流需求，開關頻率在2Khz，那么求電感值及其Isat參數。
電感值
負載電路是2A，紋波系數a按30%來看則，I=2*0.3=0.6A
電感值通常要留一定余量比如20%-30%，我們暫取20%，則電感選取2.4mH，實際比較接近的電感值為4.7mH。
為了理解電感值對電流紋波的影響，我們分別對比下2.2mH和4.7mH時電流紋波的大小,見下圖。
圖中紅色為輸出電壓，綠色為輸出電流（1mV=1mA），可以看到在電感選取為2.2mH時,紋波電流峰峰值大約為0.28*2=0.56A，接近Iout*30%=0.6A；而增加電感到4.7uH時電流紋波就小很多，大約為0.13*2=0.26A,只有大約13%。
飽和電流
流過電感的峰值電流
Isat要大于2.3A，一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%，通常我們對于Isat更敏感，實際選擇的Isat要大于2.3*1.25=2.86A。
展開 車載 DCDC 電源模塊
概述
車載 DCDC 電源模塊可以將商用車 24V 的系統電源轉成 12V，為車載 12V 系統的用電設備供電，滿足日益多元化的客戶需求。該電源模塊具有體積小、功率密度高、效率高等優點，并且具有輸入欠壓、輸出限流、輸出短路、過溫保護等多種保護功能。
產品特性
寬輸入電壓范圍，滿足 24V 系統的電壓范圍
高轉換效率，典型的轉換效率達 93%
低輸出紋波
過流及短路保護功能
應用范圍
產品可應用于 24V 系統的各類型商用車、工程機械車輛，并且滿足 24V 系統的 Load Dump、Jump Start 等試驗標準。能夠為 24V 系統車輛的駕駛人員和乘客提供高效率、高品質的 12V 電源，以便為大量的 12V 系統用電設備供電，提高車輛使用者的駕駛樂趣和舒適度。
產品主要技術參數
輸入電壓范圍：18~32V
輸出電壓及精度：13.5V±1%
最大輸出功率：270W
輸出紋波：小于 100mV
EMC 滿足 CISPR 25 5 級要求
展開 如何看待三電域控制器架構的應急12V電源？
比如說，在給一些重要的單元——例如將來的核心執行器（剎車和轉向），配置單獨的12V電源系統，形成2個電池和2個DCDC轉換器和配電線路的設計。
▲圖7.這套電壓配電的架構該如何動？
▲圖8.面向未來的分解，雙12V架構
當然這么折騰，可能并不一定合乎情理，從集中式的角度來看，直接分兩種雙DCDC單電池+雙電池和單DC-DC不同的模式。
▲圖9.如果再節約一下，要么雙DCDC、要么雙電池
當然我們再腦洞大一些，就是在高度集成化的基礎上，直接再配置一套獨立的計算電源路徑，給計算平臺高壓的供電路徑，把DCDC模塊給做到類似PI所設想的那樣，這可能是一條更為直接的辦法。
我之前聽到的，有一個很有趣的例子是用一大一小兩塊高壓電池，徹底取代原有的12V電池實現在供電體系上面的永不斷電的概念，其實就是準備有兩路高壓的配置輸入，使得低壓永遠不缺，這樣高壓DCDC模塊分布式來做，也是一條路。
小結：我個人理解，所有的超算平臺是就近配置高算力匹配的電源架構的，我想如果把高壓直接給將來的超算平臺做類似的DCDC（400/800 -48/12V）供電設計可能是更合理的。
12V給供，可能從整體來看并不合理，因為路徑太長。
展開 電動汽車動力系統集成化、模塊化下的芯片演化
我們在前幾年經歷的整合，主要包括電氣化的動力架構主要包括車載充電器（OBC）、高電壓DC/DC（HV DCDC）、逆變器（ACDC）和配電單元（PDU）等動力系統終端器件。由于這些部件比較多，在平臺開發的考慮中，可以在機械、控制或動力系統級別應用整合。目前已經很清楚的做法，一種是模塊化集成：
3+3+3：驅動系統（電機、逆變器、減速器三合一驅動）+電池系統（電池+OBC+DCDC集成），熱管理集成（PTC、壓縮機和管路、閥），這個我們已經比較熟悉了，這已經成為了一個常規的做法。
往上面更多的集成，如下圖通用汽車在Ultium平臺“8合1”的高集成電驅單元，這里包括了電機、逆變器和減速器，整車控制器、集成PDU、OBC和兩個DCDC 。
圖2 通用汽車“8合1”的高集成電驅單元
我們可以看到，隨著競爭的日趨激烈，想要在規模上達到一定的高度，車企就需要在原有的模塊化基礎上做深入的簡化，把這些部件進行集成化形成一個整體部件，這樣可以帶來很多的好處：
優化三電和電動汽車架構的特性和效率，可以通過減少需要總裝的零件數量，提高總裝的可制造性；
通過結構系統，可以減少高壓連接的線束，合并結構并減少支架，達到整體減重的目的，最重要的是降低整車層面管理的復雜度
面向未來考慮，把每個部件進行標準化和模塊化，這樣在集成過程中，盡可能復用
優化成本，整合的過程，使得成本上有很大的空間
這里我們看到兩個方向，一個是從芯片和電路方向方面的不同集成化階段，如之前所說的，從不同電氣、結構和
控制的層級來看，集成化有不同的階段，我們以車載充電機和
DCDC這個集成為例，這兩個部件是完全獨立的。
展開 
電動汽車充電系統技術原理及解析（技術干貨，建議收藏）
本材料詳細的介紹了充電系統技術原理及解析，包含充電樁，DCDC、車載充電機，是難得的充電技術方面的材料，全文100頁，篇幅過大，只展示了30頁，請關注公眾號獲取材料學習，已上傳公眾號知識星球，加入知識星球解鎖更多新能源技術資源。
蓋世汽車研究院：預計到2025年車載電源產業規模超過220億元
面對新能源汽車不可逆的發展趨勢及政策已將車載OBC和DCDC列入國家戰略新興產業重點產品和鼓勵類行業，我國車載電源進入快速發展期。基于上述背景，本報告重點從車載電源行業發展現狀以及發展趨勢兩個維度展開分析，供行業相關人士參考。
從概念上來看，車載電源主要包含將交流電轉換為直流電的OBC、將動力電池高壓直流電轉換為低壓直流電的DCDC轉換器以及負責新能源汽車高壓零部件解決方案的電源分配器PDU。目前，隨著新能源汽車的快速發展，我國車載電源搭載量在日益上升。
從產業格局來看，目前車載電源共有以弗迪動力為代表的整車廠自研，也有以傳統集成商聯電、匯川等為代表的Tier1企業，以及以電力電子為核心競爭力的第三方供應商，目前第三方供應商因具備較強的規模成本優勢，而更受國內外主機廠的青睞，第三方供應商2022年市占比已接近70%，如自研的比亞迪在其DMi車型上還選用了欣銳科技的車載電源方案。
從車載電源的關鍵輸出功率來看，目前，DCDC轉換器功率多處于1kW-4kW范圍內，車載電源OBC主要有3.3kW和6.6kW兩種，其中6.6kW逐漸成為行業的主流，欣銳科技、得潤電子、威邁斯、科世達和迪龍科技等已開始逐步量產11kW和22kW高功率OBC產品，但11kW及以上高功率OBC產品的規?；瘧萌孕枰蕾嚦潆姌兜然A設施的建設。
展開 GaN氮化鎵正在進入汽車領域
從2021年開始，隨著大多數車企開始準備800V系統，SiC的用量馬上要進入爆發期，接下來的GaN的使用估計很快能在DCDC和OBC上看得到。
圖1 2021年Yole更新的GaN的應用推廣時間表
一、GaN System和BMW
2017年，GaN系統（GaN Systems）獲得了寶馬i Ventures的戰略性投資，再加上臺達有落地的硬件層面的設計，Rohm和安森美的生態可以使得GaN Systems走得更穩一些。
圖2 看GaN的投資是往下游走，臺達和BMW確認了落地路徑
從競爭態勢來看，競爭對手EPC（Efficient Power conversion）走的是自己封裝的路線。
圖3 GaN器件的市場競爭
備注：有好幾家初創公司的情況，需要后續一家家進行跟蹤，包括Transphorm、Cambridge Semicoductor、SEMICOA、Advanced Analogic Technologies和Solitron Devices。
二、GaN器件應用的目標
目前來看，GaN器件在應用中主要包括48V系統的功率電子、車載充電機和DCDC，將來可以擴展到逆變器。而無線充電、手機無線充電和激光雷達都可能會用到這個。
圖4 整車里面GaN器件的應用
以OBC來說，使用GaN的器件，可以實現尺寸上減少到原來的五分之一，充電效率可以增加到98%，這也可以減小散熱的結構。
圖5 GaN器件對OBC帶來的效益
在DCDC方面，可以從水冷設計改換為風冷，由于功率密度從1kW/L升到2kW/L，這個效能在多合一里面起到的作用非常直接。
展開 Taycan的12V鋰電池影響到了行車安全
圖4 Taycan的12V LFP電池
但是這里解釋不了最大問題，就是為了LFP電池進入低SOC狀態以后，800V到12V的DCDC沒有正常工作，如下圖所示按照我們正常的邏輯理解，即使是12V電池內部的開關把12V斷開以后，這個800V=>12V的DCDC也能輸出240A的電流，來保證整體的系統處在一個工作的狀態。按照目前的情況，極端惡劣的問題是，12V電池沒了，這個DCDC也沒好好工作，這使得系統直接切斷電流。
備注：雖然在用戶手冊里面是這么寫的，但是行駛中出現12V電池自動脫機，這個軟件就是有問題了。
圖5 Taycan用戶手冊的內容和800=>12V DCDC的材料
根據之前保時捷自己的材料，這個低壓的12V能量管理是放在大眾網關管理的軟件里面實現的，我們大膽猜測有兩種可能性。
1）A123做的SOC估計，可能在某些情況下出現了偏差，這使得在某些工況下條件下，LFP電芯持續放電觸發了自我保護，使得12V電池脫機
2）這個網關的低壓能量管理單元，可能也沒管好，由于Taycan的EE系統漏電流并不小，這里由于LFP電池存在自放電或者放置一段時間以后，網關控制器得到SOC狀態就存在很大的偏差
我覺得只有同時符合這兩種情況，才能讓Taycan開出去以后在馬路上切斷12V電池，還讓DCDC沒維持住，甚至沒辦法再上電。
圖6 大眾的能量管理單元，都放在了網關控制器里面
小結：電動汽車大部分的問題，就是12V選了小容量的電池，然后在各種網聯功能下虧電，但是能在行駛狀態下讓車輛動力丟失，還是保時捷這么操作，我也覺得很匪夷所思。
展開 Tesla Model S Plaid 的12V電池
這里只有NCM 6.9Ah對比LFP 的20Ah，如果DCDC不是工作的時間特別長的話，這個6.9Ah很難承受特斯拉在12V母線上的電流需求。我個人的理解，特斯拉可能在使用這么小電池的時候，對整體的高壓電池下電策略進行了進一步的更新，這個DCDC在相當長的時間里是工作的。至少會有一個12V電池檢測機制來保證12V電池的電量不會進入虧損狀態
第二個猜測，就是可能采用了內嵌的高壓對低壓的自啟動機制。如果采用這個12V電池，就一定要預防這個電池進入虧電，也就是整體沒有邏輯12V的情況，也就是需要一個小功率的電源讓DCDC有能力在12V電池處在任何狀態下進行啟動
第三個猜測就是基于L2+的執行裝置的電源供給，如果Model S往FSD來做，那么EPS和剎車系統這些主要的執行部件，和硬件計算平臺的電源如何保證可靠。假定DCDC出現異常，100Wh 6.9Ah 在較大的電流需求下能堅持的時間是很短的
當然，鑒于Model S Plaid的首要設計目標是無以倫比的加速性，所以把整車的質量降低，把12V電量降低是符合邏輯的，對于高階自動駕駛的魯棒性的需求目標存在偏差了
小結：我其實還是有很多不理解的地方，不過相信特斯拉+東方的神秘力量會有進一步快速的迭代，感謝這個時代讓我們接觸到好玩的設計和好玩的想法。
展開 特斯拉Powerpack上的一體化電池方案
從布置來看，這里左邊是BMS、右邊是一個摘下來的DCDC。
圖5 電池管理系統和DCDC的布置區域
圖6 特斯拉的DCDC
由于Powerpack里面內置了16個小的Pod，這些DCDC就可以實現隔離連接到母線
圖7 特斯拉的Power Pack
我們觀察到其實在特斯拉當下的迭代中出現了很有意思的地方：
汽車這種車載應用和儲能等系統在迭代進步，我們看到里面存在一部分復用，也存在一部分競爭的關系，某些Leading的技術一方面在車上嘗試，一方面在儲能系統上嘗試
Model Y上的熱泵到Model 3的切換，似乎并沒有使用代際的理念，就是經過一定的嘗試之后全部進行切換
汽車的快充速度需求折算到快充功率，而很短時間的250kW峰值功率實質上帶來的時間減少有限，但是會明顯增加充電設施的設計電網容量負荷，所以一方面使用Power pack來平衡電網負荷需求，一方面也是為了后面進一步提高充電速度做準備，往下一步350kW做準備。
小結：其實對于這個儲能的系統，我還有一個小猜想，其實從當前來看，特斯拉已經具備了900V功率電子的技術儲備，哪一天從400V切換到800V再來一波提升，也是有預期的。
展開 多合一電驅動系統的結構原理及CAE仿真分析
1 結構及工作原理
1.1 結構組成
多合一電驅動系統由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分組成，如圖1所示。整體采用四段式結構，分別為減速器左端蓋、減速器右端蓋、電機定子殼體、電機后端蓋，其中減速器右端蓋為電機和減速器共用端蓋。ACP固定在電機左端蓋上，PUMP固定在電機右端蓋上。IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU布置在控制器系統殼體中，DCDC，OBC布置在同一層，稱之為電源層；HV-BOX和IPU，VCU布置在同一層，稱之為電機控制層，電源層和電機控制層共同組成控制器系統，布置在EM正上方。該多合一電驅動系統為原有長安量產的三合一電驅動系統和電源系統的進一步集成產品，提高了能量密度和冷卻效率。
圖1 多合一電驅動系統三維數模
1.2 系統原理
該多合一電驅動系統的系統原理圖如圖2所示，主要包括高壓電傳輸、低壓電信號傳輸、熱量交換、動力傳遞等，其中高壓電包括高壓直流電、高壓交流電、家用220 V交流電；低壓電信號包括12 V直流電信號、CAN信號、高壓互鎖信號、電子鎖位置信號、制動踏板位置信號等共62個電信號。
圖2 多合一電驅動系統原理簡圖
動力電池輸出高壓直流電，經過HV-BOX中疊層銅排將高壓直流電分配成4部分，包括控制器系統內部IPU中的INV功率模塊、DCDC模塊，外部的ACP，PTC。INV功率模塊將高壓直流電轉換成高壓交流電輸送到EM，驅動EM旋轉；DCDC模塊將高壓直流電轉換成低壓直流電輸送給12 V蓄電池，實現對12 V蓄電池進行動態充電，12 V蓄電池輸出低壓直流電給IPU中的INV控制模塊和VCU控制模塊[10]。
展開 
多合一電驅動系統的結構原理及CAE仿真分析
1 結構及工作原理
1.1 結構組成
多合一電驅動系統由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分組成，如圖1所示。整體采用四段式結構，分別為減速器左端蓋、減速器右端蓋、電機定子殼體、電機后端蓋，其中減速器右端蓋為電機和減速器共用端蓋。ACP固定在電機左端蓋上，PUMP固定在電機右端蓋上。IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU布置在控制器系統殼體中，DCDC，OBC布置在同一層，稱之為電源層；HV-BOX和IPU，VCU布置在同一層，稱之為電機控制層，電源層和電機控制層共同組成控制器系統，布置在EM正上方。該多合一電驅動系統為原有長安量產的三合一電驅動系統和電源系統的進一步集成產品，提高了能量密度和冷卻效率。
圖1 多合一電驅動系統三維數模
1.2 系統原理
該多合一電驅動系統的系統原理圖如圖2所示，主要包括高壓電傳輸、低壓電信號傳輸、熱量交換、動力傳遞等，其中高壓電包括高壓直流電、高壓交流電、家用220 V交流電；低壓電信號包括12 V直流電信號、CAN信號、高壓互鎖信號、電子鎖位置信號、制動踏板位置信號等共62個電信號。
圖2 多合一電驅動系統原理簡圖
動力電池輸出高壓直流電，經過HV-BOX中疊層銅排將高壓直流電分配成4部分，包括控制器系統內部IPU中的INV功率模塊、DCDC模塊，外部的ACP，PTC。INV功率模塊將高壓直流電轉換成高壓交流電輸送到EM，驅動EM旋轉；DCDC模塊將高壓直流電轉換成低壓直流電輸送給12 V蓄電池，實現對12 V蓄電池進行動態充電，12 V蓄電池輸出低壓直流電給IPU中的INV控制模塊和VCU控制模塊[10]。
展開 如何看待蔚來發布的75kWh的三元磷酸鐵鋰電池系統
圖5 一些細節
（3）DCDC是什么？
發布會上強調了DCDC的作用，這里我現在也沒看明白是啥意思。當然可能有兩種，一個是給電池檢測和電池均衡專門開了一個DCDC，來進行均衡。那這個DCDC來做主動均衡的可能性比較低，就是單獨給電池包一個不斷電的機制來做均衡策略。
（4）低溫管理
現場的說法是開發過程中，通過大數據找到自己家電池容易冷的部分去調整放置三元的位置，經過多次測試和試驗。
圖6 就是通過感溫的設計來做均衡溫度設計
小結：我感覺還要花點時間多想一想這個電池包的設計，挺有意思的。
比亞迪的e3.0平臺研究2——八合一控制器和域控制器
多合一的技術從北汽就開始嘗試；在通用的BEV3上也有系統性的開發——這個集成也叫“8合1”電驅+電控系統，包括了電機、逆變器和減速器，整車控制器、集成PDU、OBC和兩個DC/DC；華為之前也在車展上給了一個方案，高度集成的多合一電驅動系統，包含BCU、PDU、DCDC、MCU、OBC、電機、減速器七大部件的超融合動力域解決方案。
圖1 最早之前的北汽，后續通用和華為都開始做8合一，X合一
比亞迪這次的系統，集成驅動電機、減速器、驅動電機控制器、PDU( 高壓配電箱) 、DC-DC （高低壓直流轉換器）、Bi-OBC （車載充電器）、VCU （整車控制器）以及 BMS （電池管理器）。
圖2 比亞迪八合一控制器
我覺得這里需要確認的一個事情：由于DCDC和ACDC的高度融合，大家都開始用單板融合的方案。而在比亞迪的設計中，VCU和BMS是單板融合的，電機控制器是分離的，可能這三個控制部分全部整合在一起了。這也就是比亞迪之前所說的四個域控制器里面的智能動力域控制器，集成了VCU、BMS、Inverter、PDU、DCDC和ACDC的控制部分。
備注：在刀片電池之前的拆解中，我們看到電池管理系統高低壓分離在這里有意義
圖3 北汽有個拆解節目，就是介紹PDU和DCDC的
我們可以列個表比較一下，從主流的趨勢來看，所有的企業都在前驅驅動系統上采用了集成化的方案，這個思路大家都是一致的，也同時考慮兼容400V和800V的做法。從電機來看，共有的策略是從圓線電機轉向發卡式扁線電機，充分利用低損耗、高效率、高散熱性能，特點是提高槽滿率、減少用銅量，通過降低電阻來提升電機額定功率和電機最高效率。
展開 PAN107x是一款集成了Bluetooth LE 5.3和2.4GHz雙模無線收發電路的SOC芯片
低功耗
- 接收模式：2.5mA@1Mbps（DCDC）
- 發射模式：5.06 mA@0dBm（DCDC）
- 待機模式：0.28uA
- 待機模式（SRAM保留）：1.88uA（支持GPIO / XTL / RCL喚醒）
- 深度睡眠模式：3.37uA（All Logic Retention，GPIO、XTL、RCL可喚醒）
6. 時鐘
- 32MHz RC&XTAL
- 32.768KHz RC&XTAL
- DPLL（48MHz）
7. RF
- 支持模式
- BLE5.3的各種模式：1Mbps、2Mbps、500Kbps、125Kbps
- 2.4G私有協議：1Mbps、2Mbps、500kbps、250kbps、125kbps，支持硬件ACK
- 發射功率：最高9dBm
- 接收靈敏度：-96dBm@1Mbps
- 單天線：支持
- 安規：BQB/ETSI/FCC
- 一秒廣播和掃描一次，每次遍歷37、38、39三個通道，DCDC模式，平均功耗為13uA
8.
展開 