汽车DC/DC简单介绍
1周前作者：小幽余生不加糖分类： 博客文章阅读(9)原文
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1什么是DCDC转换器
2DCDC转换器在电动汽车中的位置（结构和功能）
3DCDC转换器的结构组成
4DCDC转换器的硬件工作原理
一．什么是DCDC转换器？
DC/DC变换器将一个直流电压值的电能变换为另一个直流电压值的电能装置。 DC/DC变换器。系统主要由三个部分组成， 功率模块， 驱动模块和控制模块部分。 作为电动汽动力系统中重要的一部分， 它的一类重要功用是为动力转向系统， 空调以及其他辅助设备提供所需要的电力。 给车载电气供电， DCDC的电能来自千动力电池包， 给汽车低电压车载用电器供电。
在工程师选型DC-DC转换器的功率是由汽车的特性决定的， 比如最高速， 百公里加速， 重量， 最大扭矩和功率状况（峰值功率， 持续功率等）。
从电动汽车到燃料电池汽车， DC-DC变换器都扮演着身份重要的角色， 由于燃料电池电堆输出电压不稳， 通过DC/DC变换器闭环控制可以对其进行升压和稳压， 然后供给电机驱动器。
根据DC/DC变换器在燃料电池电动汽车中的作用以及运行的特殊要求， DC/DC变换器必须满
足以下要求：
(1)变换器是能量传递部件， 因此需要满足转换效率高的要求， 以便提高能源利用率。
(2)由予燃料电池输出响应较慢， 故需要变换器具有良好的动态调节能力。
(3)为了提高汽车功率密度比， 需要汽车部件体积小， 重量轻， 以提高燃料电池电动汽车的运输能力， 使其更有实用价值。 因而DC/DC变换器要满足体积小， 重量轻的要求。
二．DCDC转换器在电动汽车中的位置（结构和功能）
图示为简单的电动汽车系统架构
在这里插入描述
电动汽车系统由不同模块构成，这些模块为传动系统和能量存储系统。动力电池模块（通常乘用车是400V范围内的锂离子化学电池）由电池管理系统（Battery Management System，BMS）进行管理和监测，并通过一个车载充电机模块（ACDC变换器）进行充电，交流电压范围是从110V的单相系统到380V的三相系统。动力电池模块通过一个双向的DCDC变换器和DCAC逆变器来驱动电机，同时用于再生制动，将回收的能量存入动力电池。同时，为了将动力电池的高压转化为可供车载电子设备使用和给蓄电池充电的138V电源，需要一个降压型DCDC变换器模块。
三．DCDC转换器的结构组成
图所示为变换器系统的主电路拓扑及其控制结构。输入级由Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管组成的全桥电路和高频变压器Tr构成，输出级由同步整流管SR5、SR6和输出滤波电感L1、L2以及输出滤波电容C0构成。全桥电路向变压器一次侧输出的是准方波，当全桥的对角开关管导通时能量由变压器的初级传向次级。在死区时间内，通过原边开关管的寄生电容和变压器的漏感的串联谐振来实现开关管的ZVS。如下结构的同步整流管采用外激式驱动，在没有能量从变压器原边传输至副边时，同步整流器SR5和SR6仍然导通，避免了同步整流管的反并二极管的换流导通，从而进一步降低整流的导通损耗。
在这里插入描述
扩展：什么是ZVS？
简单来说，ZVS就是零电压开关,英文全称是：Zero Voltage Switch
PWM开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠)，因而开关损耗大。高频化虽可以缩小体积重量，但开关损耗却更大了。
为此，必须研究开关电压/电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)技术，或称软开关技术，小功率软开关电源效率可提高到80%~85%。
20世纪70年代谐振开关电源奠定了软开关技术的基础。随后新的软开关技术不断涌现，如准谐振(20世纪80年代中)全桥移相ZVS-PWM，恒频ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世纪80年代末)ZVS-PWM有源嵌位；ZVT-PWM/ZCT-PWM(20世纪90年代初)全桥移相ZV-ZCS-PWM(20世纪90年代中)等。
我国已将最新软开关技术应用于6kW通信电源中，效率达93％。文章来源站点https://wwwyii666com/
四．DCDC转换器的硬件工作原理
图示为基本的PWM全桥变换器电路拓扑和主要波形。其中，Vin是输入侧直流母线电压，全桥由四只功率开关管Q1-Q4构成，主变压器Tr的原副边绕组匝数比为N，D5和D6构成输出整流电路，L和C分别为输出滤波电感和电容，负载为R。
在这里插入描述文章来源地址https://wwwyii666com/blog/377050html
通过控制全桥的四只功率开关的导通和截止，在变压器的原边得到一个交流方波电压Vab，其幅值为Vin。Vab通过高频变压器传输至副边，同样得到一个交流方波电压，其幅值为Vin/N。这个交流方波再经过D5和D6构成的整流桥整流之后，得到一个幅值为Vin/N的直流方波电压Vrect。最后，Vrect经L和C组成的滤波网络滤去其中的高频分量，得到一个平直的直流输出电压Vo，其幅值大小为DVin/N，其中D=Ton/(Ts/2)是占空比，Ton是斜对角的两只开关管的同时导通时间，Ts是开关周期。输出电压Vo的幅值通过调节占空比D来实现。
直流变换器有哪些分类
DC/DC 中文解释就是指直流转直流电源。 DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM（占空比）来控制输出的有效电压的大小。
DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard Switching）和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显著地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下，其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar tansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter ，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多谐振转换器（Multi-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS PWM Converter）、零电流开关PWM转换器（ZCS PWM Converter）、零电压转换（Zero-Voltage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero- Voltage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。
双12v交流的功放用两个直流12v变压器可以吗
直流变换器按输入与输出间是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为不隔离的直流变换器，有电气隔离的称为有隔离的直流变换器。
不隔离的直流变换器按所用有源功率器件的个数，可分为单管、双管和四管三类。单管直流变换器有六种，即降压式(Buck)变换器、升压式(Boost)变换器、升降压式(Buck/Bomt)变换器、Cuk变换器、Zeta变换器和Sepic变换器等。在这六种单管变换器中，降压式和升压式变换器是最基础的，另外四种是从中派生的。双管直流变换器有双管串接的升降压式(Buck/tk)0st)变换器。全桥直流变换器(Full-bddge converter)是常用的四管直流变换器。
有隔离的直流变换器也可按所用有源功率器件数量来分类。单管的有正激式(For—ward)和反激式(Flyback)两种。双管有双管正激(Double transistor forward converter)、双管反激(Double transistor flyback converter)、推挽(Push—pull convener)和半桥(Half-bridgeconverter)等四种。四管直流变换器就是全桥直流变换器(Full—bridge converter)。
有隔离的变换器可以实现输入与输出问的电气隔离，通常采用变压器实现隔离，变压器本身具有变压的功能，有利于扩大变换器的应用范围。变压器的应用还便于实现多路不同电压或多路相同电压的输出。
在功率开关管电压和电流定额相同时，变换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比，故四管变换器的输出功率最大，而单管变换器的输出功率最小。
没有隔离的变换器可和有隔离的变换器组合得到单个变换器不具备的特性。
按能量传递来分，直流变换器有单向和双向两种。具有双向功能的充电器在电源正常时向电池充电，一旦电源中断，它可将电池电能返回电网，向电网短时间应急供电。直流电动机控制用变换器也是双向的，电动机工作时将电能从电源传递到电动机，制动时将电机电能回馈给电源。
直流变换器也可分为自激式和他控式。借助于变换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的变换器叫做自激式变换器，洛耶尔(Royer)变换器是一种典型的推挽自激式变换器。他控式直流变换器中开关器件控制信号由专门的控制电路产生。
按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关(Hard switching)和软开关(Softswitching)两种。硬开关直流变换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下接通或断开电路的，因此在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，即所谓的开关损耗(Switch—ing k)。
变换器工作状态一定时，开关管开通或关断一次的损耗也是一定的，因此开关频率越高，开关损耗就越大。同时，开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因而硬开关直流变换器的开关频率不能太高。软开关直流变压器的开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关(Zero-voltage-switch—ing，ZvS)，或是通过器件的电流为零，即零电流开关(Zero-currentswitching，ZCS)。
这种开关方式显著地减小了开关损耗和开关过程中激起的振荡，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化和模块化创造了条件。功率场效应管(MOSFET)是多子器件，有高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压作用下其寄生电容充满电，如果在它开通前不将这部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。
为了减小以致消除这种损耗，功率场效应管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insulated gate bipolar transistor，IGBT)是一种复合器件，关断时的电流拖尾导致较大的关断损耗，如果在关断前使通过它的电流降为零，则可以显著地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。
IGBT在零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通并不能减小容性开通损耗。谐振变换器(ReSonant converter，RC)、准谐振变换器(Quasiresonant converter，QRC)、多谐振变换器(Multi—resonant converter，脉C)、零电压开关删变换器(ZVS PWM converter)、零电流开关PWM变换器(ZCS PWM converter)、零电压转换(Zero-voltage。transition，ZVT)PWM变换器和零电流转换(Zero—current—transition，ZCT)删变换器等均属于软开关直流变换器。电力电子器件和零开关变换器电路拓扑的发展，促使了高频电力电子学的诞生。
可以，只是需要更改线路。功率放大器是没有直接使用交流电源工作的，都是将变压器输出的交流电压，通过整流电路，整流成正12V与负12V，中头接地，形成+-12V电源电压，供功率放大器使用的。
使用两个直流12V变压器电压，将它们的一个输出的正与另一个输出的负，连接在一起去连接原功放的地，就形成了一正、一负电源了。使用它就可以代换原单电源变压器电路的。
扩展资料：
直流变压器基本的电路结构 ：
（1）Lr尽量小。Lr越小，线路压降越小，越能保证直流变压器输入、输出的正比关系。
（2）直流变压器中不含有大的储能元件。系统储能元件小是保证频带宽度的条件，这就要求系统占空比尽量接近1，系统滤波元件小。
（3）实现零电压开关。实现零电压开关有助于提高变换效率，漏感Lr越大越容易实现开关管零电压开通。开关管并联电容有利于开关管的零电压关断，但同时造成了零电压开通困难。
参考资料来源:—直流变压器
