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电动汽车DCDC拓扑的分类及简介.doc

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电动汽车DCDC拓扑的分类及简介.doc
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DC/DC 拓扑的分类和选择标准中心论题: 主流电源产品中 DC/DC 的分析 。 DC/DC 拓扑选择的四种实用标准。  常用拓扑与四大标准的关系。  选择四大标准的应用例子。 解决方案: 一个或多个称为电压调整模块应对负载突变下的电压调整。  多个 MOS2FET 并联使得导通损耗降至可以承受的范围。  半桥结构的桥臂实现同一桥臂的两个开关可以互相利用。  同步整流技术实现低电压输出。 引言电力电子产品一般都可以分解成 AC/DC、 DC/DC 和 DC/AC 三种变换类中的一种或多种,每一种变换类又有很多种拓扑结构,其中以DC/DC 的拓扑结构最多,目前研究的也最多。DC/DC 拓扑发展到现在已不乏许多经典拓扑,然而目前仍有新的拓扑陆续问世。 对于大多数电源产品的设计者来说,挑选合适的DC/DC 拓扑是一项非常艰巨的任务,但是目前还没有系统、简单、有效的 DC/DC 拓扑筛选标准。 所以,提出合适的 DC/DC 拓扑的评价、筛选标准是非常有必要的。 根据此标准电源产品设计者可以对大量的 DC/DC 拓扑进行初次的筛选,挑选出少数几种适合某个特定产品的 DC/DC 拓扑,将大大节省时间,提高挑选的准确性。主流电源产品中 DC/DC 的分析 目前世界上电源产品中 DC/DC 部分已经成为最主要、最核心的部分。 通信设备、电脑设备的供电大多数是直流电压供电。 目前照明虽然还是以交流电压供电为主,但是随着 LED (low emitting diode) 技术( 主要是白光合成技术 ) 的发展以及应用领域的扩展,直流电压供电的产品额会逐渐扩大。 此外目前的高强度气体放电灯的驱动器中也通常有 DC/DC 环节。目前的通信设备电源和电脑服务器电源通常采用分布式电源结构(distributed power system ,DPS) ,如图 1(a) 所示。 首先 220V 或110V 市电经过 PFC 电路变换成 400V 的直流电压;然后由一个功率相对比较大的一次 DC/DC 变换器,将 400V 的直流电压变换成48 V24 V(48V 或 24V) 的直流电压给通信或服务器的主设备供电。 但是还有其他的一些设备需要更低的电压供电,48V/24V 后面还会有很多个功率相对比较小的二次电源变换成 12/5/3.3/2.5V 等的直流电压。 通常 CPU 的工作电压更加低,而且对负载突变下的电压调整率要求非常高,所以后面还会有一个或多个称为电压调整模块( voltage regulator module ,VRM) 的 DC/DC 专门给 CPU 供电。 有时电信公司用的主功率是 48V 系统,但是某些特殊设备是 24 V 供电;有时反之,所以还会用到 48V→24V 或 24V→48V 的 DC/DC电源。通常有四种 DC/DC 变换器: ①400V→48/24V; ②48/24V →12/5/3.3/ 2.5 V; ③12/5/3.3 V→1.8/1.5/1.2/1 V; ④48V→24V或 24V→48V。 其中①和②通常是隔离型的 DC/DC。 图 1(b)是典型的 UPS 内部结构。 市电正常时,由 PFC 电路将 220 V/ 110 V 的市电变换成 400 V 的直流电压,然后再由一个逆变器(DC/AC) 将 400V 的直流电压逆变成稳定、精确的 220V/110 V 的交流电压给重要电器供电。 停电时由 48V 的蓄电池通过一个升压型的 DC/DC 升压到 400V ,再由逆变器逆变成 220V/110V 的交流电压给负载供电。 再次来电时由一个降压型的 DC/DC 把 400V 变换成 48V 给蓄电池充电。 这里有两种 DC/DC 变换器: ① 400V→48V; ②48V→400V。图 1(c)是桌面机(例如个人电脑)的电源结构。先由 PFC 电路将市电变换成 400V 的直流电压,再经过一个多路输出的 DC/DC 变换成多路的较低的直流电压给不同负载供电。 图 1(d)是笔记本电脑适配器的电路结构。 首先由 PFC 将市电变换成 400V 的直流电压,然后经过一个 DC/DC 变换器降压至 19V(典型值) 给负载供电。图 1 主流电源设备内部结构DC/DC 拓扑选择的实用标准DC/DC 拓扑的种类繁多,对于大多数电源产品的设计者来说,挑选合适的拓扑结构是一项非常艰巨的任务。下面提出在不同应用场合挑选 DC/DC 拓扑的四大关键标准。 根据此标准就可以对大量的 DC/DC 拓扑进行初次的筛选,挑选出少数几种适合某个特定产品的DC/DC 拓扑,大大节省了时间,提高了挑选的准确性。非隔离型的 DC/DC 拓扑结构并不多,通常根据电压的升降要求以及简单性原则就可以比较容易确定最佳方案。 所以下面
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