摘要:隨著社會的進步和科技的發(fā)展,功率開關器件也在不斷進步,其中DC/DC變換器的重要技術也得到了很大的進步。本文就DC/DC變換器中的軟開關、同步整流、移相PWM技術和多電平技術等主要技術的發(fā)展與應用進行分析,并且對DC/DC變換器未來的發(fā)展趨勢進行討論。
DC/DC變換器是將無法調(diào)節(jié)的不可直接使用的直流電壓轉(zhuǎn)換為可以調(diào)節(jié)電壓大小的直流電壓,或者轉(zhuǎn)換為固定的直流電壓,DC/DC變換器通常被使用到開關電源和直流調(diào)速中,隨著技術的不斷發(fā)展進步,與DC/DC相關的技術也在不斷發(fā)展,這些技術的發(fā)展也在一定程度上影響著DC/DC變換器的發(fā)展。
一、軟開關技術
開關的發(fā)展方向是高頻化,高頻的開關在日常生活中的使用越來越頻繁。開關頻率的變高使得電路受到電磁的干擾更強,干擾的增強在一定程度上也影響著電路控制和電路驅(qū)動的穩(wěn)定程度。所以在高頻化的同時也要努力減少開關造成的損耗,軟開關技術的出現(xiàn)在一定程度上解決了這個問題。
因為軟開關技術具有損耗低、效率高、減小電磁干擾、頻率高的優(yōu)勢,所以在DC/DC變換器中得到了廣泛應用,軟開關技術的發(fā)展促使DC/DC變換器的體積變得更小、效率變得更高,迪龍新能源車載DC/DC變換器,就應用了軟開關技術進行生產(chǎn)。
二、同步整流技術
隨著科學技術的不斷發(fā)展,通信和計算機相關行業(yè)產(chǎn)品中所需要的器件和功耗也在不斷增加,使得低壓高電流的DC/DC變換器,在高頻時器件的損耗很大,同步整流技術的出現(xiàn)在一定程度上解決了損耗高的問題,降低了開關的損耗。
同步整流技術已經(jīng)實現(xiàn)了ZVS和ZCS這兩種方式,這進一步降低了開關的損耗,并且在這方面也有了很大的進步,其中數(shù)字技術和同步整流技術相結合,并且也開發(fā)出了適用于對稱拓撲的同步整流電路,并且使用復合拓撲的情況下使得同步整流的效果更好。
比如,迪龍新能源車載DC/DC變換器生產(chǎn)中結合了軟開關技術、全數(shù)字化模塊和同步整流技術,使得產(chǎn)品性能更加高效、體積更小、穩(wěn)定性更高,被廣泛應用于新能源汽車上。
三、移相PWM技術
移相PWM技術在近些年得到了很好地發(fā)展,該技術通常使用雙極性控制或者有限雙極性控制的方式,通過調(diào)節(jié)移相角來調(diào)節(jié)電壓的大小,通常在大功率全橋變換電路中使用。
這一技術也有一些缺點,整流二極管在這技術下仍然是硬開關,增加了系統(tǒng)的損耗,為了改變這一缺點,可以在電路中串聯(lián)電感擴大負載,同時也能夠減少占空比的丟失,抑制電壓過沖和震蕩的現(xiàn)象,擴大零電壓開關負載的變化。
上面這個方法通常要加一個電感,這就會使得同步整流的控制變得復雜,但是不串聯(lián)電感就會有丟失占空比的現(xiàn)象。
四、多電平技術
多電平技術指的是有多個電平的輸出的電路,在設計之初,多電平電路是用多個電平拼接成輸出電壓,這一方式可以降低諧波的含量,提高系統(tǒng)性能。
多電平比傳統(tǒng)的電路在高壓大功率領域有著很大的優(yōu)勢,部分整流電路的輸出電壓很高,同時造成的電壓應力也比較高,這種情況就可以采用多電平技術以降低電壓應力,但是仍然有很多不足之處,其中就有使用多電平技術會讓電路變得復雜,到目前為止,DC/DC變換器的多電平技術仍在還在發(fā)展過程中。
由于其電路復雜所以建模也相對困難,如何克服這一問題,簡化電路得到簡單的變換器拓撲圖,找到適合的建模方式和合適的控制方法是多電平技術現(xiàn)在要解決的問題。
五、發(fā)展趨勢
從目前的技術發(fā)展趨勢來看,DC/DC變換器向著高效率、高功率密度的方向發(fā)展,提高變換的效率和功率密度可以減少電路中的損耗,高可靠性和高性能的方向也是DC/DC變換器的發(fā)展趨勢,使用軟開關技術可以減小DC/DC變換器的體積,增加開關的頻率,并且提高轉(zhuǎn)換效率。
全球知名DC/DC變換器廠家迪龍新能源研發(fā)生產(chǎn)的DC/DC變換器,采用了軟開關技術、LLC諧振技術、全數(shù)字控制技術、同步整流技術、高壓全磚技術…等,增加了開關頻率,減小了產(chǎn)品體積,使其產(chǎn)品具有更高的轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、高可靠性、高性能、高穩(wěn)定性、體積小、輕量化、方便安裝、安全性高…等優(yōu)勢,深受國內(nèi)外新能汽車品牌廠商的認可和青睞。
據(jù)悉,迪龍新能源前不久剛剛和日本電裝集團簽訂了DC/DC變換器供應合同,成功打進日本新能源汽車市場,迪龍新能源是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)車載充電機、DC/DC變換器、車載電源集成產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家,從2008年進入車載電源領域,至今已經(jīng)砥礪深耕14年,技術水平國際領先,擁有強大的研發(fā)生產(chǎn)能力,產(chǎn)品供應全球數(shù)十個國家和地區(qū),是新能源汽車車載電源研發(fā)生產(chǎn)領域的領導者。
審核編輯 黃宇
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