目前，汽車工業客戶對電子器件的質量和可靠性的要求越來越高。隨著汽車電子行業的發展，為實現汽車性能最大化，同時減少保修問題，必須提高汽車電子元器件的質量和可靠性。

一直以來，電子元器件的質量和可靠性備受重視，但混合動力車(HEV/PHEV)和電動汽車的發展對此提出了新的要求。

原有以汽油為動力的汽車采用的電子器件很少，元器件故障雖會使汽車工作不正常，但一般還能使用。僅以增加發動機控制功能、提高發動機效率和燃油經濟性為例，就需要高質量、可靠的元器件。因為即使一個元件發生故障，發動機也會停止工作。

目前，汽車幾乎完全由電子器件控制，駕駛者面臨可靠性帶來的各種不同風險。一般來說，當駕駛者走近汽車、解開被動進入系統時，電子系統就開始工作了。打開鑰匙門、按動按鈕發動汽車后，大量電源、模擬和微控制器電路開始控制發動機、變速以及其他幾乎每一種汽車系統。

目前大部分汽車采用GPS為駕駛者導航；自適應巡航控制雷達保持安全車距；防抱死制動系統保證駕駛者對車輛的操控；發生事故時打開安全氣囊；在駕駛者不能駕駛的情況下，許多汽車可利用電話呼叫救援(或報告位置)。這就需要所有電子器件在相對嚴苛的工作環境下具有很高的可靠性。

目前，汽車電控功能所需平均功率為250 W～1 500 W，轎車或卡車助力功能以及車載娛樂和能效系統所需的更高功率的電子系統越來越多，因此標準是十分重要的。由于汽車電池是一種未調節的低壓電源，因此需要高壓調節DC-DC系統，大部分情況下采用多相升壓結構的升壓DC-DC轉換器。

以電動汽車為例，這種汽車完全取消了機械式發動機和變速箱，代之以電池、電機和高壓電子系統。雖然有助于提高能效并減少溫室氣體排放，但這是在增加電子電路的基礎上實現的。在預期使用壽命延長、電子器件增加的情況下，不斷提高電子元器件的質量和可靠性是唯一的解決方案。一定程度上可通過嚴格遵守保證各種產品線最高質量和可靠性的汽車工業標準來實現。ISO/TS16949是一種推動電子器件發展的最重要標準，并且幾乎已成為全球領先汽車廠商和其零部件供應商的強制標準。

以起步停車功能為例，起步/停車系統自動關閉和重新起動內燃機，可縮短發動機空轉時間，從而節省油耗。對于長時間交通堵塞，需要頻繁起步停車的汽車來說，這是最顯著的優點。起動期間，電池經過一個稱為電壓起動下降的過程，最低達到6 V，如圖1所示。為保護電池總線連接的電子器件，必須避免電池—起動電壓瞬態變化對總線電壓的影響。

解決這個問題的方法是在電池與電壓總線之間加一個臨時調節多相升壓DC-DC轉換器，用以克服起動時電壓瞬時下降。圖2所示為起步/停車系統方框圖。這種配置下，當電池電壓低于11.5 V閾值時，多相升壓DC-DC可提升電池電壓，提供穩定的總線電壓。當瞬態變化結束后，電池電壓高于11.5 V極限時，電子控制單元(ECU)閉合旁路繼電器或開關，多相升壓轉換器在系統中旁路。Intersil 多相升壓控制器ISL78220符合TS16949標準，由于能夠檢測輸入電壓變化，以及切相和跳頻模式具有極高的輕載效率，因此是起步/停車應用的理想選擇。

電池起動電壓之后恢復穩定狀態時，多相升壓轉換器在無負載或極輕負載條件下運行，全部電流直接由汽車電池提供。為最大限度地減小這種情況下的電池功耗，ISL78220 配置了實施多種輕負載的增強功能。自動加減相功能可減少輕負載時的相數，優化效率。同時，在負載電流極低時，也可以采用逐周期二極管仿真和跳頻方法。這樣，能夠在整個負載范圍內優化系統效率。圖3顯示啟用與停用輕負載效率增強配置(去相、二極管仿真和跳頻)時的效率對比。可以看到，系統效率在輕負載范圍內顯著改善。與傳統多相升壓轉換器相比，利用這些ISL78220增強配置效率可提高10%。此外，ISL78220采用無損耗DCR電流感應電路，與傳統電阻感應配置相比沒有附加損耗。同時在不需要采樣和保持電路情況下可以傳送連續電流信息，因此系統具有更高的精度和可靠性。

汽車多相升壓轉換器另一個應用領域是車載信息娛樂系統，這種系統的大功率汽車音頻放大器往往需要25 V～50 V電壓源，支持近800 W峰值功率。采用多相升壓控制器的解決方案會更加簡化。功率級分成多個并聯相位有助于減輕功率組件的壓力、加快負載響應速度并提高系統效率。圖4所示為汽車音頻放大器系統的典型系統配置。

汽車音頻放大器應用有多種特殊要求。首先，當電池電壓因緩慢放電下降時，音頻放大器輸出功率應相應降低，以保持電池具有起動汽車的足夠能量。ISL78220含有專用VREF2輸入腳可連接任何模擬信號。當內部參考電壓低于2 V時，將以VREF2腳電壓作為內部基準。ISL78220還提供三態PWM信號，供外部驅動器同時關閉同步升壓結構中的上、下MOSFET，從而避免電流從輸出流至輸入，即產生音頻環境中的“能量泵”問題。

在混合電動車(HEV)和電動車(EV)系統中，采用200 V～400 V高壓電池組作為蓄能器，12 V傳統電池支持原有系統。高壓電池組充電通過隔離式DC-DC完成。由于高壓電池組波動大，因此一般在低壓電池與隔離式DC-DC轉換器輸入之間插入前置調節器，以優化變壓器設計。圖5所示為HEV/EV系統方框圖。

燃料電池供電的電動車需要儲能設備啟動燃料電池，并儲存再生制動期間捕獲的能量。燃料電池是主電源，但其功率密度低，因此系統必須集成電池等儲能單元，提供瞬時條件下所需的峰值功率。儲能設備適于采用低壓電池，以保持與當前大部分汽車負載的兼容性，而燃料電池的電壓相當于60 V(市場上10 kW模塊)。因此，需采用DC-DC轉換器連接低壓電池與燃料電池供電的高壓DC總線系統。圖6所示為燃料電池接口系統方框圖。

Intersil的ISL78220為HEV/EV和燃料電池應用提供了理想選擇。對于電池供電的系統，最重要的是監控電池充電電流。ISL78220的IOUT腳的總輸出電流與所有相位合計感應電流(即多相升壓轉換器的輸入電流)成正比。只要將IOUT腳與VREF2腳通過簡易分壓、濾波后連接一起，即可準確監控總電流。另一方面，ISL78220專用PWM轉換配置腳使系統具有極大的靈活性。通過將這個引腳連接VCC或GND，ISL78220可分別配置為多相升壓控制器或多相降壓控制器。同步升壓或降壓結構可用于兩個方向傳送電流。

總之，隨著功率密度和輸出功率要求的不斷提高，汽車市場中汽車功率調節設計面臨更加嚴峻的挑戰。多相DC-DC轉換器架構在許多方面簡化了汽車設計。與單相模式相比，多相工作模式減少了紋波電流，有助于降低EMI并提高整個負載范圍的效率。Intersil推出的ISL78220是業內專門為汽車起步/停車系統、車載音頻系統和HEV/EV/燃料電池系統設計的首款多相升壓控制器。通過取得TS16949認證，體現了Intersil在致力于提高這些系統電源管理和模擬產品設計、制造和發布質量，促進汽車可靠性和能效方面的技術達到了相當的水平。