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DC/DC

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DC/DC是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,也稱為直流斬波器。這種技術被廣泛應用於無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制。

簡介

DC/DC變換是將原直流電通過脈衝寬度調製(PWM)調整其占空比來控制輸出的有效電壓的大小。

DC/DC轉換器又可以分為硬開關(Hard Switching)和軟開關(Soft Switching)兩種。硬開關DC/DC轉換器的開關器件是在承受電壓或流過電流的情況下,開通或關斷電路的,因此在開通或關斷過程中將會產生較大的交疊損耗,即所謂的開關損耗(Switching loss)。當轉換器的工作狀態一定時開關損耗也是一定的,而且開關頻率越高,開關損耗越大,同時在開關過程中還會激起電路分布電感和寄生電容的振盪,帶來附加損耗,因此,硬開關DC/DC轉換器的開關頻率不能太高。軟開關DC/DC轉換器的開關管,在開通或關斷過程中,或是加於其上的電壓為零,即零電壓開關(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通過開關管的電流為零,即零電流開關(Zero-Current·Switching,ZCS)。這種軟開關方式可以顯著地減小開關損耗,以及開關過程中激起的振盪,使開關頻率可以大幅度提高,為轉換器的小型化和模塊化創造了條件。功率場效應管(MOSFET)是應用較多的開關器件,它有較高的開關速度,但同時也有較大的寄生電容。它關斷時,在外電壓的作用下,其寄生電容充滿電,如果在其開通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗於器件內部,這就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場效應管宜採用零電壓開通方式(ZVS)。絕緣柵雙極性晶體管(Insulated Gate Bipolar tansistor,IGBT)是一種複合開關器件,關斷時的電流拖尾會導致較大的關斷損耗,如果在關斷前使流過它的電流降到零,則可以顯着地降低開關損耗,因此IGBT宜採用零電流(ZCS)關斷方式。IGBT在零電壓條件下關斷,同樣也能減小關斷損耗,但是MOSFET在零電流條件下開通時,並不能減小容性開通損耗。諧振轉換器(ResonantConverter ,RC)、准諧振轉換器(Qunsi-Tesonant Converter,QRC)、多諧振轉換器(Multi-ResonantConverter,MRC)、零電壓開關PWM轉換器(ZVS PWM Converter)、零電流開關PWM轉換器(ZCS PWM Converter)、零電壓轉換(Zero-Voltage-Transition,ZVT)PWM轉換器和零電流轉換(Zero- Voltage-Transition,ZVT)PWM轉換器等,均屬於軟開關直流轉換器。電力電子開關器件和零開關轉換器技術的發展,促使了高頻開關電源的發展。

評價

半導體技術進步是DC/DC技術變化的強大動力。

1、MOSFET的技術進步給DC/DC模塊技術帶來的巨大變化,同步整流技術的巨大進步。

2、Schottky技術的進步。

3、控制及驅動IC的進步。

a、高壓直接起動

b、高壓電平位移驅動取代變壓器驅動

c、ZVS,ZCS驅動器貢獻給同步整流最佳效果

d、光耦反饋直接接口PWM IC經歷了電壓型=>電流型=>電壓型的轉換,又經歷了硬開關=>軟開關=>硬開關的否定之否定變化。掌握優秀控制IC是製作優秀DC/DC的前提和關鍵。

4、微控制器及DSP進入DC/DC是技術發展的必由之路。

5、磁芯技術的突破是下一代DC/DC技術進步的關鍵,也是巨大難題。[1]

參考文獻

  1. DC/DC搜狗