dcdc转换器作用与工作原理

dcdc转换就是将动力电池组高电压转换为恒定12v或者14v、24v低电压,既能给全车电器供电,又能给辅助蓄电池充电的设备 。
dcdc转换器在纯电动汽车上的功能就相当于发电机和调节器在传统燃油车上的功能 。

dcdc转换器作用
dc/dc 转换器,给车载电气供电,dcdc在电动汽车电气系统中的位置 。它的电能来自于动力电池包,去处是给车载用电器供电 。作为电动汽动力系统中很重要的一部分,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的电力 。另一类,是出现在复合电源系统中,与超级电容串联,起到调节电源输出,稳定母线电压的作用 。
dcdc系统组成工作原理

dcdc系统三个组成分
主电路
又叫做功率模块,是整个dcdc的主体 。一个典型的全桥型 dcdc 变换器主电路拓扑如下图所示 。

上图中,vin为输入电压,需要通过dcdc回路,在输出端得到一个需要的输出电压 。原边开关电路,将输入电流调制成矩形波,这个过程主要依靠控制器调制特定占空比的pwm波,用以驱动四个开关管按照既定的顺序和时间开闭,从而实现电流逆变过程 。原边输入电压可以通过占空比调节,占空比增加输出电压也增加,占空比减小输出电压减小 。频率则可以通过调节开关频率调节 。t1位变压器,变比你n 。变压器既可以实现电气隔离,又可以起到电压调节的作用 。一个固定的原边线圈匝数,副边改变匝数,即可得到不同的电压等级 。变压器的输入,是经过左侧全桥电路逆变得到的脉冲矩形波,传递到变压器的副边,得到的是另一个电压幅值的交流正弦波 。经过dr1和dr2整流以后,再经由cf和rl滤波处理,得到直流电,提供给输出端 。

驱动模块
对于控制芯片输出的四路 pwm 驱动信号来说,并不能直接驱动四个功率开关管 。所以,一般来说,开关电源是需要配套一个驱动电路来驱动功率开关管 。驱动电路种类很多,主要由以下三种:
直接耦合型:控制芯片的每一路输出 pwm 驱动信号经过由两个三极管组成的放大电路来驱动功率开关管 。此种方法无法实现控制部分与主电路的隔离 。
脉冲变压器耦合型驱动电路:此电路是在直接耦合型的基础上加上了一个脉冲变压器,实现了控制电路与主电路的隔离 。但是这种结构的缺点是,涉及到变压器的设计、制作等方面,比较复杂 。
驱动芯片的驱动电路:为了更加方便地来驱动功率开关管,很多公司研制出驱动芯片,驱动芯片可以输出较大的功率,驱动开关管,而且随着芯片的小型化发展,现在的驱动芯片体积非常小,有各种封装形式 。利用驱动芯片对功率开关管驱动,这种方法比较简单,但是控制电路与主电路仍然没有实现隔离 。
控制模块
主电路的反馈主要有三种控制模式:电压控制模式,峰值电流控制模式,平均电流控制模式 。
电压控制模式:属于电压反馈,利用输出电压进行校正,是单环反馈模式,输出电压采样与输入基准电压比较,得到的输出信号与一锯齿波电压比较,输出 pwm波信号 。电压控制模式设计以和运用都比较简单,但是电压控制模式没有对输出电流进行控制,有一定的误差存在,并且输出电压先经过电感以及电容的滤波,使得动态响应比较差 。
峰值电流控制模式:峰值电流控制模式与电压控制模式的区别在于,峰值电流控制模式中,把电压控制模式的那一路锯齿波形,转换成了电感的瞬时电流与一个小锯齿波的叠加 。但是电感的瞬时电流并不能表示平均电流的情况 。
平均电流控制模式:属于双环控制方式,电压环的输出信号作为基准电流与电感电流的反馈信号比较 。设置误差放大器,可以平均化输入电流的一些高频分量,输出的经过平均化处理的电流,再与芯片产生的锯齿波进行比较,输出合适的 pwm 波形 。

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