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行業動態

雙向DC/DC電源:我們該走哪條路?

來源:未知 作者:德意志工業 時間:2017-07-01 17:40

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

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

電池備用系統需要雙向DC/DC轉換器,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拓撲結構,為該領域提供了一種很好的解決方案。

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圖2:Vicor新隔離雙向DC/DC轉換器拓撲(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轉換器(A New High Efficiency Isolated Bi-Directional DC-DC Converter for DC-Bus and Battery-Bank Interface)”的優秀文章》,該文由Xiaoyan Yu和Paul Yeaman共同主筆。

在汽車領域,我們現在必須考慮用高壓電源架構管理電動汽車/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雙電壓系統具有12V和48V電池,需要雙向DC/DC轉換。

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圖3:一款48V至12V雙向DC/DC轉換器(圖片由德州儀器提供)

Intersil開發了首款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輕度混合動力系統的汽車。它在標準的非混合動力系統之上進行了一些改動——增加了一個48V電池,以及12V起動交流發電機由48V起動發電機替代。最后,它添加了一個DC/DC轉換器,用于對48V總線和12V總線進行橋接。這樣,由48V起動發電機產生的電力用于對12V電池充電并為所有未更改的12V電子器件供電。ISL78226是DC/DC轉換器的核心。

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

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

延伸閱讀:

無線電源:無線供電將于2017年推進。Wurth Elektronik正在與ROHM半導體公司合作,使設計人員能夠在其無線電源參考設計之外,使用無線電源設計套件加快上市時間。宜普電源轉換(EPC)公司具有一些非常好的無線電源用eGaN功率元件解決方案,并具有一些優秀的應用筆記以及對設計人員非常友好的評估板。無線電源聯盟(WPC)正在將Qi標準解決方案和勢頭推向市場。2015年,無線電力聯盟(A4WP)和電源事務聯盟(PMA)合并。在2016年11月的無線電源峰會上,戴爾、惠普、迪士尼、海爾和ZPower等公司出席,這預示著將在2017年取得一些進展。蘋果還沒有推出集成無線充電解決方案,但有談論說蘋果將在其最新iPhone的外殼上啟用無線充電。此外,現在市面上也已經有許多第三方開發商為iPhone 7開發的無線充電外殼。2017年的CES展上,將會看到有關這一領域的更多研發。

可穿戴電子產品電源:物聯網(IoT)將在2017年快速增長,特別是在針對健身和醫療應用的可穿戴設備領域。某些嚴苛的問題可能需要電池工作更長時間才去充電,并且使用開關調節器產生的電源偏置噪聲可能會干擾擴頻通信設備及導航和定位設備。像TransSiP這樣的公司已經用它們針對開關噪聲抖動(SNJ)調節JC-PFM技術提出的解決方案來應對這些挑戰。凌力爾特公司也為可穿戴電源提供了一些新的解決方案。他們的LTC3388-1是一款超低靜態電流同步降壓轉換器,該器件與具有板載精密庫侖計的納瓦級高效率同步升降壓轉換器LTC3335一起應對低功耗需求。LTC3331是一款能量采集解決方案IC,它為智能可穿戴設備供電提供了一種新思路。無疑,更多的創新將會在2017年到來。


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