雙向DC/DC電源：我們該走哪條路？

隨著(zhù)我們的發(fā)展，我們預計2017年將會(huì )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(huì )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(shù)的設計。

雙向DC/DC轉換器已經(jīng)存在有一段時(shí)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(lèi)系統，因為太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電需要存儲電能，以至于在沒(méi)有風(fēng)或太陽(yáng)時(shí)，供電不會(huì )中斷。

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(shí)候進(jìn)行充電，但是在電力中斷的情況下，電池將會(huì )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(lǐng)域提供了一種很好的解決方案。

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(gè)原型，具有300W輸入用于電池充電和1500W輸出用于支持總線(xiàn)負載。該原型可以通過(guò)使用并聯(lián)技術(shù)和一些重配置來(lái)設計更高的功率。Vicor有一篇名為《一款用于直流總線(xiàn)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(yōu)秀文章》，該文由Xiaoyan Yu和Paul Yeaman共同主筆。

在汽車(chē)領(lǐng)域，我們現在必須考慮用高壓電源架構管理電動(dòng)汽車(chē)/混合動(dòng)力汽車(chē)(EV/HEV)中的電池?；靹?dòng)汽車(chē)具有再生制動(dòng)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。

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(kāi)發(fā)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(dòng)力系統的汽車(chē)。它在標準的非混合動(dòng)力系統之上進(jìn)行了一些改動(dòng)——增加了一個(gè)48V電池，以及12V起動(dòng)交流發(fā)電機由48V起動(dòng)發(fā)電機替代。最后，它添加了一個(gè)DC/DC轉換器，用于對48V總線(xiàn)和12V總線(xiàn)進(jìn)行橋接。這樣，由48V起動(dòng)發(fā)電機產(chǎn)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。

圖4：48V輕度混動(dòng)車(chē)上的12V和48V電路板網(wǎng)絡(luò )。(圖片提供：Intersil)

因此，隨著(zhù)我們的發(fā)展，我們預計2017年將會(huì )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(huì )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(shù)的設計。