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软开关与同步整流技术的应用,让DCDC转换器更高效、体积更小

软开关与同步整流技术的应用,让DCDC转换器更高效、体积更小

2024-04-07 11:22:58      点击量: 12

  摘要:随着社会的进步和科技的发展,功率开关器件也在不断进步,其中DC/DC变换器的重要技术也得到了很大的进步。本文就DC/DC变换器中的软开关、同步整流、移相PWM技术和多电平技术等主要技术的发展与应用进行分析,并且对DC/DC变换器未来的发展趋势进行讨论。

软开关与同步整流技术的应用,让DCDC转换器更高效、体积更小.jpg

  DC/DC变换器是将无法调节的不可直接使用的直流电压转换为可以调节电压大小的直流电压,或者转换为固定的直流电压,DC/DC变换器通常被使用到开关电源和直流调速中,随着技术的不断发展进步,与DC/DC相关的技术也在不断发展,这些技术的发展也在一定程度上影响着DC/DC变换器的发展。

  一、软开关技术

  开关的发展方向是高频化,高频的开关在日常生活中的使用越来越频繁。开关频率的变高使得电路受到电磁的干扰更强,干扰的增强在一定程度上也影响着电路控制和电路驱动的稳定程度。所以在高频化的同时也要努力减少开关造成的损耗,软开关技术的出现在一定程度上解决了这个问题。

  因为软开关技术具有损耗低、效率高、减小电磁干扰、频率高的优势,所以在DC/DC变换器中得到了广泛应用,软开关技术的发展促使DC/DC变换器的体积变得更小、效率变得更高,迪龙新能源车载DC/DC变换器,就应用了软开关技术进行生产。

  二、同步整流技术

  随着科学技术的不断发展,通信和计算机相关行业产品中所需要的器件和功耗也在不断增加,使得低压高电流的DC/DC变换器,在高频时器件的损耗很大,同步整流技术的出现在一定程度上解决了损耗高的问题,降低了开关的损耗。

  同步整流技术已经实现了ZVS和ZCS这两种方式,这进一步降低了开关的损耗,并且在这方面也有了很大的进步,其中数字技术和同步整流技术相结合,并且也开发出了适用于对称拓扑的同步整流电路,并且使用复合拓扑的情况下使得同步整流的效果更好。

  比如,迪龙新能源车载DC/DC变换器生产中结合了软开关技术、全数字化模块和同步整流技术,使得产品性能更加高效、体积更小、稳定性更高,被广泛应用于新能源汽车上。

  三、移相PWM技术

  移相PWM技术在近些年得到了很好地发展,该技术通常使用双极性控制或者有限双极性控制的方式,通过调节移相角来调节电压的大小,通常在大功率全桥变换电路中使用。

  这一技术也有一些缺点,整流二极管在这技术下仍然是硬开关,增加了系统的损耗,为了改变这一缺点,可以在电路中串联电感扩大负载,同时也能够减少占空比的丢失,抑制电压过冲和震荡的现象,扩大零电压开关负载的变化。

  上面这个方法通常要加一个电感,这就会使得同步整流的控制变得复杂,但是不串联电感就会有丢失占空比的现象。

  四、多电平技术

  多电平技术指的是有多个电平的输出的电路,在设计之初,多电平电路是用多个电平拼接成输出电压,这一方式可以降低谐波的含量,提高系统性能。

  多电平比传统的电路在高压大功率领域有着很大的优势,部分整流电路的输出电压很高,同时造成的电压应力也比较高,这种情况就可以采用多电平技术以降低电压应力,但是仍然有很多不足之处,其中就有使用多电平技术会让电路变得复杂,到目前为止,DC/DC变换器的多电平技术仍在还在发展过程中。

  由于其电路复杂所以建模也相对困难,如何克服这一问题,简化电路得到简单的变换器拓扑图,找到适合的建模方式和合适的控制方法是多电平技术现在要解决的问题。

  五、发展趋势

  从目前的技术发展趋势来看,DC/DC变换器向着高效率、高功率密度的方向发展,提高变换的效率和功率密度可以减少电路中的损耗,高可靠性和高性能的方向也是DC/DC变换器的发展趋势,使用软开关技术可以减小DC/DC变换器的体积,增加开关的频率,并且提高转换效率。

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