軟開關(guān)與同步整流技術(shù)的應(yīng)用，讓DCDC轉(zhuǎn)換器更高效、體積更小

摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，功率開關(guān)器件也在不斷進(jìn)步，其中DC/DC變換器的重要技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步。本文就DC/DC變換器中的軟開關(guān)、同步整流、移相PWM技術(shù)和多電平技術(shù)等主要技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行分析，并且對(duì)DC/DC變換器未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論。

DC/DC變換器是將無法調(diào)節(jié)的不可直接使用的直流電壓轉(zhuǎn)換為可以調(diào)節(jié)電壓大小的直流電壓，或者轉(zhuǎn)換為固定的直流電壓，DC/DC變換器通常被使用到開關(guān)電源和直流調(diào)速中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，與DC/DC相關(guān)的技術(shù)也在不斷發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展也在一定程度上影響著DC/DC變換器的發(fā)展。

一、軟開關(guān)技術(shù)

開關(guān)的發(fā)展方向是高頻化，高頻的開關(guān)在日常生活中的使用越來越頻繁。開關(guān)頻率的變高使得電路受到電磁的干擾更強(qiáng)，干擾的增強(qiáng)在一定程度上也影響著電路控制和電路驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定程度。所以在高頻化的同時(shí)也要努力減少開關(guān)造成的損耗，軟開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上解決了這個(gè)問題。

因?yàn)檐涢_關(guān)技術(shù)具有損耗低、效率高、減小電磁干擾、頻率高的優(yōu)勢(shì)，所以在DC/DC變換器中得到了廣泛應(yīng)用，軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)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(yīng)用了軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。

二、同步整流技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信和計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)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(shí)器件的損耗很大，同步整流技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上解決了損耗高的問題，降低了開關(guān)的損耗。

同步整流技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了ZVS和ZCS這兩種方式，這進(jìn)一步降低了開關(guān)的損耗，并且在這方面也有了很大的進(jìn)步，其中數(shù)字技術(shù)和同步整流技術(shù)相結(jié)合，并且也開發(fā)出了適用于對(duì)稱拓?fù)涞耐秸麟娐?，并且使用?fù)合拓?fù)涞那闆r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(chǎn)中結(jié)合了軟開關(guān)技術(shù)、全數(shù)字化模塊和同步整流技術(shù)，使得產(chǎn)品性能更加高效、體積更小、穩(wěn)定性更高，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車上。

三、移相PWM技術(shù)

移相PWM技術(shù)在近些年得到了很好地發(fā)展，該技術(shù)通常使用雙極性控制或者有限雙極性控制的方式，通過調(diào)節(jié)移相角來調(diào)節(jié)電壓的大小，通常在大功率全橋變換電路中使用。

這一技術(shù)也有一些缺點(diǎn)，整流二極管在這技術(shù)下仍然是硬開關(guān)，增加了系統(tǒng)的損耗，為了改變這一缺點(diǎn)，可以在電路中串聯(lián)電感擴(kuò)大負(fù)載，同時(shí)也能夠減少占空比的丟失，抑制電壓過沖和震蕩的現(xiàn)象，擴(kuò)大零電壓開關(guān)負(fù)載的變化。

上面這個(gè)方法通常要加一個(gè)電感，這就會(huì)使得同步整流的控制變得復(fù)雜，但是不串聯(lián)電感就會(huì)有丟失占空比的現(xiàn)象。

四、多電平技術(shù)

多電平技術(shù)指的是有多個(gè)電平的輸出的電路，在設(shè)計(jì)之初，多電平電路是用多個(gè)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(tǒng)性能。

多電平比傳統(tǒng)的電路在高壓大功率領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)，部分整流電路的輸出電壓很高，同時(shí)造成的電壓應(yīng)力也比較高，這種情況就可以采用多電平技術(shù)以降低電壓應(yīng)力，但是仍然有很多不足之處，其中就有使用多電平技術(shù)會(huì)讓電路變得復(fù)雜，到目前為止，DC/DC變換器的多電平技術(shù)仍在還在發(fā)展過程中。

由于其電路復(fù)雜所以建模也相對(duì)困難，如何克服這一問題，簡(jiǎn)化電路得到簡(jiǎn)單的變換器拓?fù)鋱D，找到適合的建模方式和合適的控制方法是多電平技術(shù)現(xiàn)在要解決的問題。

五、發(fā)展趨勢(shì)

從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看，DC/DC變換器向著高效率、高功率密度的方向發(fā)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(fā)展趨勢(shì)，使用軟開關(guān)技術(shù)可以減小DC/DC變換器的體積，增加開關(guān)的頻率，并且提高轉(zhuǎn)換效率。

全球知名DC/DC變換器廠家迪龍新能源研發(fā)生產(chǎn)的DC/DC變換器，采用了軟開關(guān)技術(shù)、LLC諧振技術(shù)、全數(shù)字控制技術(shù)、同步整流技術(shù)、高壓全磚技術(shù)…等，增加了開關(guān)頻率，減小了產(chǎn)品體積，使其產(chǎn)品具有更高的轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、高可靠性、高性能、高穩(wěn)定性、體積小、輕量化、方便安裝、安全性高…等優(yōu)勢(shì)，深受國(guó)內(nèi)外新能汽車品牌廠商的認(rèn)可和青睞。

據(jù)悉，迪龍新能源前不久剛剛和日本電裝集團(tuán)簽訂了DC/DC變換器供應(yīng)合同，成功打進(jìn)日本新能源汽車市場(chǎng)，迪龍新能源是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)車載充電機(jī)、DC/DC變換器、車載電源集成產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，從2008年進(jìn)入車載電源領(lǐng)域，至今已經(jīng)砥礪深耕14年，技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先，擁有強(qiáng)大的研發(fā)生產(chǎn)能力，產(chǎn)品供應(yīng)全球數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)，是新能源汽車車載電源研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。

審核編輯 黃宇