汽车48V系统，带领DC-DC不断变革
自20世纪60年代中期以来，汽车行业主要运行在12V系统上。然而，近年来，对48V车载网络架构的探索变得越来越重要。尤其是2026年这一年，越来越多的OEM开始扩大48V的应用。
事实上，随着高性能计算带来的能耗持续上升，车内电源管理的重要性日益凸显。此外，随着ADAS、中央计算平台、线控转向（SBW）、电动助力转向（EPS）、线控制动（EMB）等普及，48V架构通过降低电流，不仅能够减少能耗与损耗，还可以显著缩减线束使用，从而降低整车重量并提升整体效率。
随着48V系统上车在即，车内芯片正迎来新一轮技术迭代与创新，其中DC-DC转换器的变化尤为关键。那么，在48V汽车架构下，DC-DC究竟发生了哪些改变？今天，EEWorld就为大家详细盘点。
看懂48V DC-DC
DC-DC变换器（DC to DC Converter）是一种电子设备，其主要用于将一种电压水平转换为另一种电压水平，从而满足不同电子元器件及系统的需求。无论是在消费电子、汽车电子，还是工业嵌入式系统中，DC-DC变换器广泛存在。
DC-DC变换器通过调节电压的变化，实现从输入电源到输出负载的能量传输，其核心工作机制基于以下几种转换模式：
- 降压（Buck）转换器：适用于高压降至低压的应用，如将12V电压转换为5V或3.3V。
- 升压（Boost）转换器：用于将低电压提升至高电压，如从3V升压到12V。
- 降压-升压（Buck-Boost）转换器：能根据需求灵活地调节电压。
- 隔离型DC-DC变换器：如反激（Flyback）和正激（Forward）变换器，常见于功率转换和电源隔离的应用。
对于48V系统来说，DC-DC转换器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
这是当前较为普遍的早期方案，架构复杂度最高。48V作为独立的第三电压域，与高压（HV）、传统12V系统并存，仅为高功率负载、动态舒适性负载供电。车辆内绝大多数的ECU和用电负载，仍保留在12V系统中，因此系统内同时存在HV/48V、48V/12V多种DC-DC转换模块，整车线束与电源分配网络的复杂度最高。
第二阶段：48V作为主电压域，区域内保留48V/12V混合
这是从12V向全48V架构过渡的中间形态。车辆的主功率分配网络升级为48V，高功率负载已迁移至48V系统。部分低功率ECU和负载仍暂时保留在12V系统中，通过区域控制器（ZCU）内的48V/12V DC-DC模块实现供电，形成 “区域内48V与12V并存” 的混合架构。该阶段的核心价值是在降低系统复杂度的同时，兼容仍未完成48V适配的传统零部件，是兼顾成本与技术迭代的折中方案。
第三阶段：48V成为唯一低压供电系统
这是车载低压供电架构的长期目标。整车低压供电完全由48V承担，不再存在独立的12V 电源分配网络。所有的ECU和用电负载均完成48V适配，不再需要12V相关的电源模块与线束，系统架构大幅简化，成本、重量与可靠性均达到最优状态。
目前，我们还无法完全抛弃12V，因为目前车内大量传统负载如车身控制模块、车灯、仪表、多媒体、雨刮器等仍依赖12V供电。因此合乎逻辑的结果是必须在区域内同时提供两个电压等级12V和48V，这逻辑上意味着需要在区域控制器中引入48V/12V DC-DC转换器。
当前，48V/12V DC-DC也存在三种方案：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）。
破坏性最小的方案是48V仅给大电流负载供电，其余维持12V。但双电压轨布线需格外小心，因12V与48V同束易发生短路，且功能安全可能要求冗余电源，增加成本。更彻底的方案是采用48V配电，在本地生成12V轨。这能最大限度减小线束尺寸与成本，是实现48V全部优势的最佳架构。本地生成12V时，又可分为分布式与集中式两种架构。分布式由多个小功率DC-DC分别为不同负载供电，散热好、电压选择灵活；集中式则用一个或多个DC-DC统一生成12V，便于复用现有12V设计。此外还可选用双向DC-DC，实现能量回馈。
随着汽车向Zonal（区域化）架构发展，对48V/12V DC-DC提出了更高要求，包括：
- DC-DC从原本独立、宽敞的电源舱，转移到空间紧凑的区域控制器内部，对模块的尺寸、集成度提出了更高要求；
- 每个DC-DC的负载功率显著减小，设计目标从 “大功率” 转向 “高效、紧凑”；
- ZCU通常安装在其区域内的战略位置，以充分利用其优势，这个位置通常空间有限，没有主动冷却选项，自然空气对流也有限，由于失去了强制液冷，模块的散热能力受限，必须通过提升转换效率来降低发热，以满足自然冷却的要求；
- 在取消12V蓄电池的架构中，DC-DC转换器需要直接应对负载的动态变化，因此对输出电压的稳定性、负载瞬态响应能力提出了更严苛的要求。
总之，表面看，这仅是设计一个2～3kW级的DC-DC转换器；但在实际工程中，真正影响方案取舍的变量远不止效率一项。开关频率、相数、磁性元件尺寸、热裕量、EMI鲁棒性以及系统总成本，彼此之间相互制衡。
目前48V DC-DC有哪些方案
南芯
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。
SC8708Q 支持4.5V-80V宽输入电压范围及88V最高耐压，输出电压范围可达5V-80V（通过外部寄存器设置），输出电流限值最高可达50A，关断状态下的静态电流低至5μA，可实现降压、升降压与升压三种工作模式的无缝切换。相比同类产品，SC8708Q具备更优的电气性能，支持更广泛的负载类型。
此外，SC8708Q具有高度灵活性。该芯片支持VCC或外部电源供电，兼容寄存器调压和FB（反馈引脚）调压，且调压速率可调。用户可通过外部电容、电阻调节软启动时间以及 40ns-145ns八档死区时间，还可通过IC使能引脚监测输入/输出状态。除I2C控制模式外，SC8708Q还支持standalone独立工作模式，实现上电即用的简单操作。
SC8708Q的开关频率可在80kHz-480kHz范围内调节，并支持PFM/PWM与FPWM工作模式。面对48V系统面临的EMI挑战，用户可在FPWM模式下开启抖频功能，以优化EMI 性能；该模式还支持同步功能，最短可识别100ns的同步脉冲。
英飞凌
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
MPS针对汽车48V，也选择提供Open Loop LLC拓扑。
产品方面主推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
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汽车系统的双向 DC/DC 转换器参考设计，系统采用两个LM5170-Q1电流控制器和一个 TMS320F28027F 微控制器 (MCU) 进行功率级控制。LM5170-Q1子系统使用平均电流反馈进行电流控制，而C2000微控制器则提供电压反馈。 这种控制方案消除了多相转换器常见的相电流平衡需求。基于LM5170-Q1的系统具有高度集成性，可减小印刷电路板 (PCB) 面积，简化设计并加快开发进程。
onsemi
安森美（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。
安森美提供了多种系列的集成化汽车电源模块（APM），采用多种封装规格，专为48V系统、轻度混动车（MHEV）及低压牵引系统设计。APM模块实现高度集成化紧凑设计，兼具低杂散电感和减少电磁干扰（EMI）等特性。该模块高效的电流处理能力简化了印刷电路板（PCB）上的大电流路径。APM集成了分流电阻、负温度系数热敏电阻（NTC）和缓冲电路。
瑞萨
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。
该系统的多相DC/DC系统可在12V和48V板网之间提供超过3kW的功率，效率超过95%。双向模拟控制器无需使用带有复杂固件的DSP、单独的降压/升压控制器和复杂的开关逻辑，从而缩短了开发时间，降低了BOM和成本。采用了瑞萨MCU和稳压器，支持ISO 26262 规定的ASIL B汽车安全标准。
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
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
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。
GaN，成为48V DC-DC试金石
对于功率器件来说，第三代半导体的效率一定比硅更高，不过很多时候都要综合成本、安全、技术成熟度、鲁棒性等进行考虑。
目前，随着GaN技术的成熟，越来越多的厂商开始使用GaN作为48V DC-DC的核心。在汽车48V应用中，GaN最大的系统级优势并不是效率，而是系统尺寸和重量的显著下降。
上文也提到了，英飞凌的方案中，也有GaN方案。为了评估不同拓扑在500W 48V/12V区域化DC/DC场景下的表现，英飞凌对三种主流方案进行了实测对比，包括Si-STC、Si-3L-Buck，以及GaN-Buck。实测效率曲线显示，GaN-Buck方案实现了最高的系统效率，15%的总成本降低和最高的功率密度。
EPC也在最近展示了基于eGaN FET与硅MOSFET的48V/12V 3kW方案尺寸对比。EPC表示，采用传统MOSFET的方案，开关频率为125kHz/相，共五相，每相使用4.7μH、1.7mΩ、52A的电感，整体方案面积为75 cm²。而采用EPC2206 eGaN的方案，开关频率提升至250kHz/相，仅需四相，每相电感为2.2μH、0.7mΩ、64A，方案面积缩小至49 cm²。
eGaN方案带来的核心收益十分直接：首先，整体面积缩小了35%；其次，电感的DCR损耗降低了10W；更重要的是，少一相意味着可以少用一组电感、MOSFET和驱动器，系统成本和复杂度也随之下降。
TI的PMP23591参考设计中，从标称48V输入产生稳压12V输出。该设计每相最大电流可承受50A和最大25A电流。LM5137F-Q1控制器向LMG2100R026半桥氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET）提供切换信号，并集成栅极驱动器。
TI的PMP23392参考设计采用两个LM5148-Q1单相同步降压控制器和四个 LMG3100R017 GaN FET，配置为一个双相交错同步降压转换器。该转换器生成5V稳压输出，能够向负载提供30A标称电流，峰值电流能力为60A，可接受 24Vin 至60Vin（标称值为 48Vin）的输入电压。该设计基于6层PCB构建，6层中的每层各覆有2盎司铜。评估板的尺寸为 5.0” x 3.4” (127.00mm x 86.36mm)，但转换器解决方案的实际尺寸约为 53.5mm x 52.0mm。该电路板经过优化，可在整个负载电流范围内实现高效率，这是通过将转换器配置为在轻负载时以脉冲频率调制 (PFM) 模式运行来实现的。
48V汽车架构就是现在
可以预见的是，48V的渗透将更稳定、更广泛，它不会只停留在旗舰车型，而是从对成本最敏感的车型开始，向下扩散。
“未来三年，48V汽车架构的渗透率可能达到10%～30%，具体取决于整车架构演进速度、成本控制以及OEM推进节奏等多重因素。不过可以较为确定的是，中国市场很可能会走在前列，成为48V架构落地和规模化应用的领先市场。”在2026年北京车展期间，恩智浦半导体全球资深副总裁、汽车嵌入式系统事业部总经理Sebastien Clamagirand在接受EEWorld采访时分享了这一判断。
而对于当下OEM，“可扩展性”正在成为新一代48V架构的重要关键词。当前48V方案不仅面向纯电动车，同样需要兼容燃油车与混动车型，这对平台统一性提出了更高要求。从整车厂角度来看，最大的挑战在于如何在不回退到传统架构的前提下，实现成本控制与功能升级之间的平衡。
因此，谁能够提供更完整的解决方案，谁就能取得胜利。可以看出，目前所有的芯片厂商都在不断完善自己的解决方案，并且都在向整套解决方案的角色转型。
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