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[导读]来自直流电源的能量会在DC-DC变流器中发生变换,由于其能在较宽范围内调整输出电压,内部使用开关元件将能量从源端尽可能吸取到负载端,以保证改变输出能量的稳定,耽误的损耗降至最低,实现输入和输出的能量变换。

一、DC-DC变流器分类

大体可以分为按电路结构可分为经典型DC-DC变换器(Classic DC-DC Converters)和控制型DC-DC变换器(Controlled DC-DC Converters );按主要的控制类型可分为无源控制(Passive Control)和有源控制(Active Control);按功率转换结构可分为开关(Switch)和调压( regulate);根据不同输出电压的特点,可分为单极输出(Single-Ended)、差动输出(Differential )和多极输出(Multiple Output);按功耗类型可分为高效率变流器和低功耗变流器,如DC/DC变流器、DC/AC变流器、AC/DC变流器和AC/AC变流器。

二、DC-DC变流器工作原理

来自直流电源的能量会在DC-DC变流器中发生变换,由于其能在较宽范围内调整输出电压,内部使用开关元件将能量从源端尽可能吸取到负载端,以保证改变输出能量的稳定,耽误的损耗降至最低,实现输入和输出的能量变换。

DC-DC 变流器一般工作由以下几个步骤:

①首先,DC-DC变换器的核心部分是一个开关,它能够实现快速的能量转变,转换的能量,当作负载的能量供应。

②其次,变流器在此过程中输入端电压低于输出端电压,开关——即may整流器——通过短路电流从输入端吸收能量,将其转移到负载端。

③再次,DC-DC变流器需要使用来自直流电源的能量变换,这就需要一个特殊的控制器,用来控制开关的开启和关闭,以便建立定量的能量。

三、DC-DC变流器主要用途

1、用于趋势发展:随着科技的发展,高压直流技术(包括DC/DC稳压器)已成为目前电力、交通、工业发展和通信建设的一个趋势。

2、用于UPS:UPS(不断电源)可以确保节省能源,减少尾气排放,减少发电系统的排放。DC-DC变换器可以从交流电源转换成直流电源,用于UPS系统,以便确保UPS的正常使用。

3、用于新能源:DC-DC变换器可以得到合适的电压,安装在太阳能系统或风能系统上,以及通过充电桩,用于向电动汽车充电,用于存储并分发源头电源。

4、用于汽车应用:随着现代汽车对应用电子技术的要求日益增多,DC-DC变换器的使用也在汽车行业中趋势增多,在汽车上部署DC-DC变换器可以满足汽车内部系统的功耗。

5、用于航天:DC-DC变换器特别适合航天行业的应用,针对复杂的火箭和探测器发射系统,可以提供低电压和高功率的调整,从而让航天设备获得良好的发射性能,为航天研究开展贡献力量。

新能源汽车DC/DC变换器常用类型有哪些,分别都有什么作用呢?下面我们就一起来了解这些方面的内容。

新能源汽车DC/DC变换器有降压型变换器、稳压型变换器和升压型变换器。

降压变换器几乎所有新能源汽车都会应用,稳压器主要用在Start-Stop系统,升压器个别整车企业会应用,主要集成在逆变器里。

降压型DC/DC变换器的作用是将动力电池输出的高压电转换成低压电,给汽车低压电气设备供电,同时给低压蓄电池充电。

当车辆启动时,低压蓄电池为低压电气设备供电,当行驶时,DC/DC变换器为低压电气设备供电。

12V稳压型DC/DC变换器是防止在车辆启动过程中,电压的波动对一些敏感器件产生影响。

升压型DC/DC变换器的作用是为了提高新能源汽车的动力系统的效率,选择用一个Boost的升压器来提高逆变器输入的总线电压。

01. DC/DC变换器在纯电动汽车中的应用

纯电动汽车中的DC/DC变换器应用主要包括对低压蓄电池充电、低压电气设备供电、减速或制动时的能量回收及提供驱动电机所需要电压等。

在车辆行驶过程中,DC/DC变换器将动力电池电压转换电动机所需要的电压,再经过逆变器将直流电转换为交流电驱动电动机运转。

当车辆减速制动时,DC/DC变换器将车辆减速/制动时产生的电能经过电压转换输入给动力电池,完成能量回收。

最重要的是,DC/DC变换器将动力电池的高电压转换成低电压为低压蓄电池充电,同时为整车低压电气设备供电。

02. 双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用

当混合动力汽车启动/极低车速时,发动机在低效率区域中工作,能量管理系统将切断燃油,使发动机停止,仅由电动机提供机械能,此时DC/DC变换器将动力电池电压转换成电动机所需要的电压,再经过逆变器将直流电转换为交流电驱动电动机运转。

汽车在正常行驶时,此时启动发动机运转,输出两路能量,一路提供汽车运行的机械能,另一路使得电机工作在发电状态,向动力电池充电,直至合理状态,以备加速爬坡时提供辅助能量或回收制动能量,DC/DC变换器将电动机发出的电能经过电压转换输入给动力电池,完成充电。

当混合动力汽车爬坡/加速时,除了发动机正常运转外,还需启动动力电池输出电能,使得电机工作在电动状态提供辅助机械能,增加车轮的驱动力,使发动机始终工作在最佳效率区间。

DC/DC变换器将动力电池电压转换成电动机所需要的电压,在经过逆变器将直流电转换为交流电驱动电动机运转。

汽车在减速或制动时,车轮驱动电机,电机工作在发电状态,能量回馈给储能装置,DC/DC变换器将电动机的电能经过电压转换输入给动力电池,完成能量回收过程。

汽车在怠速状态时,发动机一般自动停止,没有常规发动机那样的怠速,但当动力电池没有达到规定的电量状态时,发动机会驱动电机给动力电池充电,直至达到合理的电量状态。

此时DC/DC变换器将电动机所发的电能经过电压转换输入给动力电池,完成充电。

03. 双向DC/DC变换器在新能源汽车复合电源中的应用

双向DC/DC变换器与超级电容串联,车辆加速时,DC/DC变换器将超级电容提供的额外大电流传递给逆变器,减速制动时,DC/DC变换器将电机回馈的能量传递给超级电容,使能量储存在超级电容中。

DC/DC变换器与超级电容串联,超级电容与动力电池并联组成复合电源,这种连接方式更适合用于新能源汽车辅助储能系统。

04. 知名DC/DC变换器厂家

迪龙新能源科技河北有限公司(迪龙新能源)依托迪龙集团20年电源研发生产经验,深耕研发创新,致力于电动汽车车载充电系统、新能源车载充电系统以及设备的研发、生产和销售。

迪龙新能源通过IATF16949:2016体系认证,是新能源汽车市场上各种车载充电机、DC/DC变换器研发、生产领域的领导者。

强大的研发团队使我们能够快速、灵活地为客户提供不同的解决方案,研发团队由在电源领域具有丰富经验的专家和工程师组成,研发团队占比公司超过50%,力争做中国新能源汽车车载电源供应行业的开拓者、领航者。

迪龙集团合作的中外新能源汽车制造商数量超过170多家,与部分新能源汽车制造商合作超过10年,无论是现有的产品还是定制化的解决方案,安全可靠的产品质量都符合国际标准和要求。

DC-DC指直流转直流电源(Direct Current)。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。如,通过一个转换器能将一个直流电压(5.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或12.0V),我们称这个转换器为DC-DC转换器,或称之为开关电源或开关调整器。

DC-DC转换器一般由控制芯片,电感线圈,二极管,三极管,电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时,如果单针对控制芯片,是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性,和基板的布线方式等,能改变电源电路的性能,因此,应进行综合判断。

DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计,缩短研制周期,实现最佳指标等,被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。具有可靠性高、系统升级容易等特点,电源模块的应用越来越广泛。此外,DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

2、 特点

其主要特点是效率高:与线性稳压器的LDO相比较,效率高是DCDC的显著优势。通常效率在70%以上,效率高的可达到95%以上。其次是适应电压范围宽。

A: 调制方式

1: PFM(脉冲频率调制方式)

开关脉冲宽度一定,通过改变脉冲输出的频率,使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。

2: PWM(脉冲宽度调制方式)

开关脉冲的频率一定,通过改变脉冲输出宽度,使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

B: 通常情况下,采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。

PWM的频率,PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。

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