隔离型DCDC变换器

dcdc隔离电源方案1. 概述隔离电源是一种具有隔离功能的电源模块，能够将输入端和输出端隔离开来，从而达到输入和输出之间电气隔离的目的。

DC-DC（Direct Current to Direct Current）隔离电源方案是指将直流输入电源转换为不同的直流输出电源，并且在转换过程中实现电气隔离。

在电子设备中，DC-DC隔离电源方案具有很多优势。

首先，DC-DC隔离电源能够提供稳定的输出电压，不受输入电源波动的影响。

其次，隔离电源能够有效地隔离输入端和输出端的电气噪声，减少电气干扰。

此外，DC-DC隔离电源还具有高效率、小体积和良好的可靠性等优点，适用于各类电子设备。

2. DC-DC隔离电源的工作原理DC-DC隔离电源采用了变频器和变压器的结构。

2.1 变频器变频器是DC-DC隔离电源的核心组成部分，主要通过控制开关管的开关时间和频率来改变输入电源的电流和电压。

变频器可分为半桥变频器和全桥变频器两种类型。

半桥变频器由半桥开关管和半桥驱动电路组成，能够对输入电压进行有效的转换。

全桥变频器由四个开关管和电桥驱动电路构成，具有更高的转换效率和更好的稳定性。

2.2 变压器变压器主要通过电磁感应原理来实现输入和输出端之间的电气隔离。

变压器一般由铁芯和绕组组成，绕组包括输入侧绕组和输出侧绕组。

在变压器中，输入绕组接收来自变频器的输入电能，而输出绕组将转化后的电能传递给负载。

通过变压器的绝缘性能，能够实现输入和输出端之间的电气隔离效果。

3. dcdc隔离电源方案的应用DC-DC隔离电源方案广泛应用于各个领域的电子设备中。

以下是几个典型的应用场景：3.1 工业自动化在工业自动化领域，DC-DC隔离电源方案常用于工控机、PLC（Programmable Logic Controller）和其他工业设备中。

工业环境中存在很多电气噪声和干扰，隔离电源能够有效地隔离这些干扰，保证设备的正常运行。

3.2 通信设备通信设备中对电源的要求比较高，需要稳定的电压和干净的电源。

第一章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directionalDC/DCConverter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应用前景，并指出了目前双向直流变换器在应用中遇到的主要问题。

1.1双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输入、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的方向，实现双象限运行的双向直流/直流变换器。

相比于我们所熟悉的单向DC/DC变换器实现了能量的双向传输。

实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上一般都需要二极管，因此单个变换器能量的流通方向仍是单向的，且这样的连接方式会使系统体积和重量庞大，效率低下，且成本高。

所以，最好的方式就是通过一台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和二极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。

1.2双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于人造卫星太阳能电源系统的体积和重量很大，美国学者提出了用双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从而实现汇流条电压的稳定。

之后，发表了大量文章对人造卫星应用蓄电池调节器进行了系统的研究，并应用到了实体中。

1994年，香港大学陈清泉教授将双向直流变换器应用到了电动车上，同年，F.Caricchi等教授研制成功了用20kW水冷式双向直流变换器应用到电动车驱动，由于双向直流变换器的输入输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了一种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输入输出的负端共用。

1998年，美国弗吉尼亚大学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应用。

可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应用具有很大的推动力，而开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。

1994年，澳大利亚FelixA.Himmelstoss发表论文，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。

2019年第4期135研究与探讨信息技术与信息化隔离式双向DC/DC 变换器的研究梁承权* 吕德深 黄世玲 朱浩亮 李光平LIANG Cheng-quan LV De-shen HUANG Shi-ling ZHU Hao-liang LI Guang-ping摘　要 本文对隔离式双向DC/DC 变换器拓扑结构进行对比，选择电压等级和功率等级较高的全桥双有源桥变换器作为研究对象。

对全桥双有源桥变换器基本原理进行详细的分析，绘制出变换器稳态工作时关键节点电压和电流的波形。

分析表明，全桥双有源桥变换器不仅易于实现开关管的零电压开关，能量能够双向传输，控制方法简单。

关键词 拓扑结构；全桥双有源桥变换器；零电压开关doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2019.04.043* 南宁学院机电与质量技术工程学院 广西南宁 530200[基金项目] 2019年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY0933）1引言随着生产力与经济的快速发展，化石燃料等传统能源的消耗有增无减。

为了响应节能减排的号召，对于新能源，如光伏以及风电的开发受到了越来越多的重视。

然而光伏以及风电等新能源在能量供应的持续性以及稳定性上有所不足，于是需要采用电力电子变换装置来实现电压或电流的稳定输出[1]。

隔离式双向DC/DC 变换器特点在于可以实现功率的双向流动，并且能够保证输入侧与输出侧的电气隔离[2]。

因此，隔离式双向DC/DC 变换器在新能源电动汽车、光伏发电、不间断电源系统、风电以及直流功率放大器等场合得到了广泛的应用。

2 隔离双向DC/DC 变换器拓扑结构介绍双有源桥式双向DC/DC 变换器（DAB）是近几年研究较多的一种隔离式双向DC/DC 变换器，这种双向DC/DC 变换器由两个桥式变换单元、电感器、电容器和高频隔离变压器等构成。

常见的半桥式双有源桥变换器如下图1所示。

图1 半桥双有源桥变换器电路结构原边和副边的桥式网络均为两个开关管构成的半桥组成，均压电容C1和C2保证原边电压为方波。

dcdc隔离电源芯片隔离电源芯片是一种用于隔离输入和输出电压的电子元器件。

它的主要功能是将输入电压转换为需要的输出电压，并且在输入和输出之间构建一个隔离屏障以阻止电流和信号的直接传递。

这种隔离可以提高电路的安全性和可靠性，减少电压干扰和噪声。

而dcdc隔离电源芯片是一种特殊的隔离电源芯片，其工作原理通常基于DC/DC转换技术。

dcdc隔离电源芯片通常由输入端、输出端、隔离层和控制电路组成。

输入端通常接收来自外部电源的电压，经过隔离层隔离后，由控制电路产生一个控制信号，控制转换电路将输入电压转换为需要的输出电压。

输出端通常用于连接外部负载，提供所需的电能。

dcdc隔离电源芯片的主要优点是：1. 隔离层提供了电气隔离，可以有效地阻止电流和信号的直接传递，避免因电压波动、短路等问题导致的电路损坏。

2. 高效率的DC/DC转换技术可以提高能量转换效率，减少能量损耗，从而延长电池寿命。

3. 可调节的输出电压和电流可以满足不同应用的需求，提高系统的可靠性和适应性。

4. 小巧的封装和简单的安装方式使dcdc隔离电源芯片在各种电子设备中易于使用。

然而，dcdc隔离电源芯片也存在一些局限性，例如：1. 隔离电源芯片本身的成本较高，导致整体成本较高，不适用于低成本的应用。

2. 由于转换过程中存在能量损耗，因此芯片会发热，需要适当的散热措施。

3. 隔离层的存在会引入一定的延迟，限制了芯片的响应速度。

为解决这些问题，最新的dcdc隔离电源芯片通常采用先进的功率半导体技术和高效的控制算法，以提高转换效率和提供更好的热管理能力。

同时，一些芯片还支持多重输出，以满足不同电压和电流需求。

总之，dcdc隔离电源芯片是一种关键的电子元器件，它能够将输入电压转换为所需的输出电压，并在输入和输出之间建立隔离屏障，提高电路的安全性和可靠性。

尽管它存在一些限制，但随着技术的不断进步，dcdc隔离电源芯片将在各种电子设备中得到越来越广泛的应用。

紧凑型全桥DC-DC隔离电源设计电路原理图新型电力电子器件IGBT作为功率变换器的核心器件，其驱动和保护电路对变换器的可靠运行至关重要。

集成驱动是一个具有完整功能的独立驱动板，具有安装方便、驱动高效、保护可靠等优点，是目前大、中功率IGBT驱动和保护的最佳方式。

集成驱动一般包括板上DC-DC隔离电源、PWM信号隔离、功率放大、故障保护等4个功能电路，各功能电路之间互相配合，完成IGBT的驱动及保护。

输入电源为板上原边各功能电路提供电源，两路DC-DC隔离电源输出分别驱动上、下半桥开关管，同时为IGBT侧故障检测和保护电路提供电源，因此集成驱动板上电源是所有电路工作的前提和基础。

文中的半桥IGBT集成驱动板需要两组隔离的正负电压输出，作为IGBT的驱动及保护电路电源。

由IGBT的驱动特点可知，其负载特性类似于容性负载，要达到可靠、快速的开通或关断，就要求电源具有很好拉／灌电流能力，即良好的动态特性。

半桥IGBT由上、下两路开关管组成，型号相同，导通、关断的驱动电压、电流特性一致，作为双路隔离DC-DC电源的负载，其负载特性是稳定的。

因此可以设计两路隔离电源，按照所要驱动的最大负载设计，不需要进行反馈控制。

实际设计时必须依据选用的IGBT开关管参数和工作频率，核算驱动板电源功率是否满足，若不满足，则需重新选用开关管。

1IGBT半桥集成驱动板电源设计1．1IGBT半桥集成驱动板电源特点电力电子变换拓扑中，以半桥IGBT为基本单元进行的拓扑设计最为广泛，相应地对其有效驱动和可靠保护由半桥IGBT集成驱动板实现。

半桥IGBT集成驱动板自身必须具备两路DC-DC隔离电源，该电源要求占用PCB面积小、体积紧凑、可靠性高，并且两组电源副边完全隔离。

在大功率半桥IGBT集成驱动单元的项目中，针对驱动单元需要高效、可靠的隔离电源，设计了一种电源变压器原边控制拓扑，即两组隔离电源变压器原边共用一组全桥控制的思路，提高了电源功率密度和效率，节省了功率开关数量。

dcdc隔离芯片DC-DC隔离芯片是一种用于电源管理应用的集成电路，它可以将输入电源的电压转换为所需的输出电压，并且能够实现输入与输出之间的电气隔离。

随着电子产品的发展，对电源管理的需求也越来越高。

而DC-DC隔离芯片作为电源管理电路的核心部件之一，具有很多优点。

首先，DC-DC隔离芯片能够实现输入与输出之间的电气隔离。

这样可以有效防止因输入端或输出端的异常情况对另一端产生不良影响。

特别是在高压环境中，电气隔离可以有效地提高电路的安全性。

其次，DC-DC隔离芯片具有高转换效率。

在电源管理中，转换效率是一个非常重要的指标。

高效率的DC-DC隔离芯片可以减少不必要的能量损耗，节约电力资源，降低电路发热量，延长电池续航时间。

另外，DC-DC隔离芯片还具有广泛的输入输出电压范围。

不同的应用场景需要不同的电压，而DC-DC隔离芯片可以根据需要灵活调整输入输出电压，满足各种应用需求。

此外，DC-DC隔离芯片还具有快速功率调节功能。

在一些特殊的应用场景中，需要快速调整输出电压来适应不同的工作条件。

DC-DC隔离芯片可以通过自身的控制电路快速稳定地调整输出电压，并保持较好的稳定性。

此外，DC-DC隔离芯片还具有较低的噪声和纹波。

噪声和纹波可以对电子设备的性能和稳定性产生不良影响。

DC-DC隔离芯片通过采用高品质的元器件和设计工艺，使得输出电压的噪声和纹波控制得更加精细，有效地提高了电路的稳定性。

最后，DC-DC隔离芯片还具有较小的尺寸和重量。

随着电子设备的不断迷你化和轻量化，对电路尺寸和重量的要求也越来越高。

DC-DC隔离芯片能够在较小的尺寸和重量下实现相对较高的功率转换能力，满足现代电子设备对轻便高效的要求。

综上所述，DC-DC隔离芯片是一种在电源管理中非常重要的集成电路。

它具有电气隔离、高效率、广泛的输入输出电压范围、快速功率调节、较低的噪声和纹波以及较小的尺寸和重量等优点。

在不同的电子设备和应用场景中，DC-DC隔离芯片都有着广泛的应用和推广前景。

双向隔离dcdc电源控制方法
双向隔离DC-DC电源的控制方法包括但不限于以下几种：
1. 双移相控制：这是一种在原副边桥外移相的基础上，加入单侧桥壁内移相的控制方式。

在单移相控制下，由于相移的存在，在有功功率传输过程中，电感电流与原边侧电压存在相位相反的阶段，此时传输功率为负，即功率回流到电源中，此功率称为回流功率。

在传输功率一定时，回流功率增加，将增大电感电流应力及磁性元件的损耗，降低变换器效率。

2. SPS控制：两个全桥中的交叉连接开关对依次切换，以产生具有50%占
空比的移相方波到变压器的一次侧和二次侧。

只能控制相移比（或角度）D。

通过调整VH1和VH2之间的相移比，变压器漏感的电压将发生变化。

然后，可以简单地控制潮流方向和大小。

SPS控制由于其惯性小、动态性高、易于实现软开关控制等优点而受到越来越多的关注。

然而，在这种方法中，功率流的控制取决于变压器的漏电感，从而产生很大的循环功率。

当变压器两侧电压幅值不匹配时，均方根电流和峰值电流都会增加。

此外，在这种情况下，变换器不能在ZVS下在整个功率范围内工作。

因此，功率损耗变得更高，
其效率大大降低。

3. EPS控制：这是一种典型的SPS控制改进方法。

在EPS控制中，一个全
桥中的交叉连接开关对依次切换，而另一个桥中的开关对以内部相移比切换。

然后，一个桥的输出交流电压成为三电平波，而另一个桥的输出交流电压为
两电平50%方波。

在三电平波零电压的时间间隔内，回流功率为0，因此对于给定的传输功率，循环功率减小。

以上信息仅供参考，如有需要建议查阅相关文献或咨询专业人士。