雙向DC/DC電源：我們該走哪條路？

隨著我們的發(fā)展，我們預計2017年將會出現(xiàn)更多這種采用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的應用。我們甚至看到了全SiC DC/DC雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。GaN也是一種會用于這些系統(tǒng)的功率元件，因此我們也有望看到更多采用該技術的設計。

雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器已經(jīng)存在有一段時間了，但是新的應用正在迅速出現(xiàn)，它們需要在更多的系統(tǒng)中使用這種架構(gòu)。當今的應用需要更高的電源效率以及這類系統(tǒng)，因為太陽能或風力發(fā)電需要存儲電能，以至于在沒有風或太陽時，供電不會中斷。

圖1：雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器可用于能量存儲系統(tǒng)中。(圖片由TDK Lambda提供)

電池備用系統(tǒng)需要雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，因為電池在電源可用的時候進行充電，但是在電力中斷的情況下，電池將會成為備用電源。Vicor公司憑借其新的雙向DC/DC拓撲結(jié)構(gòu)，為該領域提供了一種很好的解決方案。

圖2：Vicor新隔離雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器拓撲(圖片由Vicor提供)

Vicor搭建了一個原型，具有300W輸入用于電池充電和1500W輸出用于支持總線負載。該原型可以通過使用并聯(lián)技術和一些重配置來設計更高的功率。Vicor有一篇名為《一款用于直流總線和電池組接口的新型高效隔離雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器(A New High Efficiency Isolated Bi-Directional DC-DC Converter for DC-Bus and Battery-Bank Interface)”的優(yōu)秀文章》，該文由Xiaoyan Yu和Paul Yeaman共同主筆。

在汽車領域，我們現(xiàn)在必須考慮用高壓電源架構(gòu)管理電動汽車/混合動力汽車(EV/HEV)中的電池。混動汽車具有再生制動功能，它存儲這一能量用于在加速期間提供所需的額外能量。EV/HEV雙電壓系統(tǒng)具有12V和48V電池，需要雙向DC/DC轉(zhuǎn)換。

圖3：一款48V至12V雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器(圖片由德州儀器提供)

Intersil開發(fā)了首款6相雙向DC/DC控制器ISL78226。該器件可提供高達3.75kW的功率，效率高達95%以上。

圖4是一款帶有48V輕度混合動力系統(tǒng)的汽車。它在標準的非混合動力系統(tǒng)之上進行了一些改動——增加了一個48V電池，以及12V起動交流發(fā)電機由48V起動發(fā)電機替代。最后，它添加了一個DC/DC轉(zhuǎn)換器，用于對48V總線和12V總線進行橋接。這樣，由48V起動發(fā)電機產(chǎn)生的電力用于對12V電池充電并為所有未更改的12V電子器件供電。ISL78226是DC/DC轉(zhuǎn)換器的核心。

圖4：48V輕度混動車上的12V和48V電路板網(wǎng)絡。(圖片提供：Intersil)

因此，隨著我們的發(fā)展，我們預計2017年將會出現(xiàn)更多這種采用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的應用。我們甚至看到了全SiC DC/DC雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。GaN也是一種會用于這些系統(tǒng)的功率元件，因此我們也有望看到更多采用該技術的設計。