儲(chǔ)能中確保電源正確管理的DC-DC轉(zhuǎn)換器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）DC-DC轉(zhuǎn)換器顧名思義，主要用于在不同電壓等級(jí)之間轉(zhuǎn)換電能，實(shí)現(xiàn)電池與系統(tǒng)之間的能量傳遞和調(diào)節(jié)。它的工作原理主要依賴于電力電子技術(shù)和開(kāi)關(guān)控制策略，通過(guò)周期性控制開(kāi)關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)電壓的變換和穩(wěn)壓功能。

在儲(chǔ)能產(chǎn)品中，DC-DC通常起到兩種作用，一個(gè)是電壓轉(zhuǎn)換，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)所需的直流電壓水平。它可以在不同的電壓等級(jí)之間進(jìn)行升壓（Boost）、降壓（Buck）或雙向變換。

這就讓DC-DC有了幾種不同的類型，如Boost轉(zhuǎn)換器，即將較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的輸出電壓；Buck轉(zhuǎn)換器，將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓；Buck-Boost轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)升壓或降壓的功能；Sepic轉(zhuǎn)換器，允許輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓。

工作原理上，當(dāng)產(chǎn)品在充電工程中，DC-DC可以將來(lái)自外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成適合電池充電的電壓。而在放電過(guò)程中，它可以將電池的輸出電壓調(diào)整到負(fù)載所需的電壓水平。同時(shí)保持輸出電壓穩(wěn)定，即使輸入電壓或負(fù)載條件發(fā)生變化。

當(dāng)然，DC-DC想要應(yīng)用在儲(chǔ)能中還需要面對(duì)一些設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)，例如效率、尺寸、可靠性以及適應(yīng)性等方面。例如為了最大化儲(chǔ)能系統(tǒng)的能效，DC-DC需要盡可能減少能量損耗。這包括開(kāi)關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗以及磁性元件的損耗等。

此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)可能會(huì)遇到電池組電壓隨充放電過(guò)程波動(dòng)的情況，這就要求DC-DC能夠在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作。在負(fù)載快速變化的情況下，DC-DC需要能夠迅速調(diào)整輸出電壓以維持穩(wěn)定供電。

有些高效的DC-DC通常采用復(fù)雜的控制算法，例如多模式控制、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等，以優(yōu)化性能。并且隨著IoT的發(fā)展，DC-DC也需要具備智能通信接口，以便遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。并且開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）容易產(chǎn)生電磁干擾（EMI），因此還需要采取措施降低輻射和傳導(dǎo)噪聲，保證與其他電子設(shè)備的共存。

DC-DC如何更好的應(yīng)用在儲(chǔ)能中？

在儲(chǔ)能產(chǎn)品中，DC-DC主要體現(xiàn)在對(duì)直流電能進(jìn)行有效的管理，因此需要DC-DC本身滿足一些要求，如高效率、高功率密度，具有熱管理、控制策略及保護(hù)功能的產(chǎn)品，同時(shí)兼具雙向轉(zhuǎn)換、模塊化設(shè)計(jì)等。

并且在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體的儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景（例如，電網(wǎng)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)等）來(lái)選擇最合適的DC-DC類型和技術(shù)規(guī)格。

國(guó)內(nèi)的DC-DC芯片技術(shù)實(shí)力近年來(lái)取得了顯著的進(jìn)步，尤其是在電源管理和汽車電子領(lǐng)域。隨著國(guó)家對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的大力支持和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)始嶄露頭角，并且在某些細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

一些國(guó)內(nèi)的DC-DC芯片制造商已經(jīng)在多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，例如高效率、高頻率、低噪聲、高集成度等方面。甚至有的企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了國(guó)際主流的手機(jī)平臺(tái)參考設(shè)計(jì)，如希荻微的DC-DC芯片進(jìn)入了高通平臺(tái)參考設(shè)計(jì)。

包括國(guó)內(nèi)的圣邦微、類比半導(dǎo)體、金升陽(yáng)、晶豐明源、偉京電子、蕊源半導(dǎo)體、超旸半導(dǎo)體等，都是DC-DC領(lǐng)域的優(yōu)秀企業(yè)。

具體方案上，如博蘭得電子的Pegasus系列2.5kW雙向儲(chǔ)能DC-DC轉(zhuǎn)換器，允許300-450Vdc高壓和28-58.4Vdc低壓之間的雙向功率傳輸，支持電流控制，并通過(guò)CAN通信在升壓和降壓兩種工作狀態(tài)之間切換。

斯坦艾德電氣有限公司的STD DC系列模塊，采用DSP+CPLD全數(shù)字控制核心、交錯(cuò)并聯(lián)模塊化設(shè)計(jì)，具備雙向變流功能，直流供電，滿足黑啟動(dòng)模式需求。支持RS485、CAN等多種通信接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視。

許多國(guó)內(nèi)企業(yè)在研發(fā)方面投入巨大，不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的差距。有的企業(yè)還與國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)合作，共同開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品。

誠(chéng)然，目前國(guó)內(nèi)的DC-DC產(chǎn)業(yè)仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，比如高端市場(chǎng)占有率較低、關(guān)鍵原材料和技術(shù)依賴進(jìn)口等問(wèn)題。不過(guò)，隨著研發(fā)投入的增加和技術(shù)積累的加深，國(guó)內(nèi)的DC-DC產(chǎn)業(yè)正逐步走向成熟，未來(lái)有望在更多領(lǐng)域取得突破，甚至在儲(chǔ)能領(lǐng)域中創(chuàng)造輝煌。

小結(jié)

對(duì)于儲(chǔ)能而言，無(wú)論是家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)還是大規(guī)模的電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目，DC-DC都扮演著核心角色，它不僅有助于平滑可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，還能在必要時(shí)精確調(diào)控能量的釋放，確保電力供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)更加高效、綠色的能源利用方式。