双向DC/DC电源该走哪条路？

2018-10-12 16:45:26

3140 电源转换器

随着我们的发展，我们预计2017年将会出现更多这种采用双向DC/DC转换器架构的应用。我们甚至看到了全SiC DC/DC双向DC/DC转换器。GaN也是一种会用于这些系统的功率元件，因此我们也有望看到更多采用该技术的设计。
双向DC/DC转换器已经存在有一段时间了，但是新的应用正在迅速出现，它们需要在更多的系统中使用这种架构。当今的应用需要更高的电源效率以及这类系统，因为太阳能或风力发电需要存储电能，以至于在没有风或太阳时，供电不会中断。

图1：双向DC/DC转换器可用于能量存储系统中。（图片由TDK Lambda提供）

电池备用系统需要双向DC/DC转换器，因为电池在电源可用的时候进行充电，但是在电力中断的情况下，电池将会成为备用电源。Vicor公司凭借其新的双向DC/DC拓扑结构，为该领域提供了一种很好的解决方案。

图2：Vicor新隔离双向DC/DC转换器拓扑（图片由Vicor提供）

Vicor搭建了一个原型，具有300W输入用于电池充电和1500W输出用于支持总线负载。该原型可以通过使用并联技术和一些重配置来设计更高的功率。Vicor有一篇名为《一款用于直流总线和电池组接口的新型高效隔离双向DC-DC转换器（A New High Efficiency Isolated Bi-Directional DC-DC Converter for DC-Bus and Battery-Bank Interface）”的优秀文章》，该文由Xiaoyan Yu和Paul Yeaman共同主笔。
在汽车领域，我们现在必须考虑用高压电源架构管理电动汽车/混合动力汽车（EV/HEV）中的电池。混动汽车具有再生制动功能，它存储这一能量用于在加速期间提供所需的额外能量。EV/HEV双电压系统具有12V和48V电池，需要双向DC/DC转换。

图3：一款48V至12V双向DC/DC转换器（图片由德州仪器提供）

Intersil开发了首款6相双向DC/DC控制器ISL78226。该器件可提供高达3.75kW的功率，效率高达95%以上。
图4是一款带有48V轻度混合动力系统的汽车。它在标准的非混合动力系统之上进行了一些改动——增加了一个48V电池，以及12V起动交流发电机由48V起动发电机替代。最后，它添加了一个DC/DC转换器，用于对48V总线和12V总线进行桥接。这样，由48V起动发电机产生的电力用于对12V电池充电并为所有未更改的12V电子器件供电。ISL78226是DC/DC转换器的核心。

图4：48V轻度混动车上的12V和48V电路板网络。（图片提供：Intersil）

因此，随着我们的发展，我们预计2017年将会出现更多这种采用双向DC/DC转换器架构的应用。我们甚至看到了全SiC DC/DC双向DC/DC转换器。GaN也是一种会用于这些系统的功率元件，因此我们也有望看到更多采用该技术的设计。