摘要:隨著社會的進步和科技的發展,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展與應用進行分析,并且對DC/DC變換器未來的發展趨勢進行討論。
DC/DC變換器是將無法調節的不可直接使用的直流電壓轉換為可以調節電壓大小的直流電壓,或者轉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速中,隨著技術的不斷發展進步,與DC/DC相關的技術也在不斷發展,這些技術的發展也在一定程度上影響著DC/DC變換器的發展。
一、軟開關技術
開關的發展方向是高頻化,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動的穩定程度。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、頻率高的優勢,所以在DC/DC變換器中得到了廣泛應用,軟開關技術的發展促使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。
二、同步整流技術
隨著科學技術的不斷發展,通信和計算機相關行業產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。
同步整流技術已經實現了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,其中數字技術和同步整流技術相結合,并且也開發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變換器生產中結合了軟開關技術、全數字化模塊和同步整流技術,使得產品性能更加高效、體積更小、穩定性更高,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,通過調節移相角來調節電壓的大小,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,增加了系統的損耗,為了改變這一缺點,可以在電路中串聯電感擴大負載,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,但是不串聯電感就會有丟失占空比的現象。
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,提高系統性能。
多電平比傳統的電路在高壓大功率領域有著很大的優勢,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在要解決的問題。
五、發展趨勢
從目前的技術發展趨勢來看,DC/DC變換器向著高效率、高功率密度的方向發展,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,并且提高轉換效率。
全球知名DC/DC變換器廠家迪龍新能源研發生產的DC/DC變換器,采用了軟開關技術、LLC諧振技術、全數字控制技術、同步整流技術、高壓全磚技術…等,增加了開關頻率,減小了產品體積,使其產品具有更高的轉換效率、高功率密度、高可靠性、高性能、高穩定性、體積小、輕量化、方便安裝、安全性高…等優勢,深受國內外新能汽車品牌廠商的認可和青睞。
據悉,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,迪龍新能源是專業研發生產車載充電機、DC/DC變換器、車載電源集成產品的生產廠家,從2008年進入車載電源領域,至今已經砥礪深耕14年,技術水平國際領先,擁有強大的研發生產能力,產品供應全球數十個國家和地區,是新能源汽車車載電源研發生產領域的領導者。
審核編輯 黃宇
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