高效率小尺寸双向DC-DC变换器设计(一) - 典型应用及常见拓扑

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参考设计

此次讲座的主题是 双向直流变换器的典型应用常见拓扑以及TI的主流方案  双向直流变换器的第一种典型应用车载48V 12V 双向变换器目前大多数的小汽车仍在使用12V的供电系统但是随着车载电子系统日渐丰富电能的需求将会显著增加目前有些系统电能需求已经将近3kW 也就是说将会达到12V 250安培这将接近12V供电系统的极限不仅系统成本大幅提高更会降低系统的能量转换效率为解决此问题48V母线系统将会被采纳以实现对高能耗电子部件的有效供电该双向直流变换器应用及方案系列培训包含四个主题第一个主题典型应用及常见拓扑其中包含了车载变换器服务器电源 with LES 硬开关 vs 软开关三个小的主题第二个大的主题是 500W超小型设计TIDA-00705 其中包含了方案总体介绍关键性能指标关键器件选择三个小的主题第三个主题是2000W双向变换器方案TIDA-00951 其中包含总体介绍及典型应用方案框图  关键性能指标三个小的主题最后一个大的主题是1.6kW 48V/12V 设计方案其中包含总体技术指标方案拓扑介绍关键测试结果等三个小的主题该页列举了一些典型的高能载电子部件比如空调压缩机各种泵浦和马达冷却风扇电子助力转向系统等另外一个采用48V供电母线的原因是汽车的起停操作系统该系统用于刹车或减速时的能量回收此回收的能量 将作为补充功率用于车辆的加速从而能提高10%到13%的燃油使用效率甚至可以允许使用更小型的发动机有一点需要说明的是12V 48V双供电母线架构的普及将取决于高能量密度的48V冷启动技术的成熟度一旦成熟生产商将能 快速切换到48V系统组件和器件  双向直流变换器的第二个典型应用数据中心服务器的储能系统本地储能系统LES 是数据中心服务系统的一种新架构用于替代传统的UPS 该架构不仅能够减小储能系统的占地面积而且可以系统降低成本 LES架构最早由微软提出并被行业快速接纳相较于UPS系统LES将减少9%的能耗并节省25%的占地空间在局部故障时可以支持热插拔维护检修从而减小故障对整个数据中心服务器的影响对于具备LES功能的服务器电源双向直流变换器将是其重要的组成单元系统正常运行时该双向变换器将将前级整流器输出的12V电压用于LES总的电池充电一旦主电网停电 LES的双向直流变换器 将把其电池组的能量反向转换为12V直流给系统继续供电一个优秀的服务器 LES双向直流变换器其设计将面临以下主要挑战一小型化也就是需要大大提高转换器的功率密度二高效率以达到80加白金钛金的标准三充电放电模式的平滑切换从而确保服务器的平稳运行四电池组的监控保护以实现产品的高可靠运行非隔离双向直流变换器最常见的拓扑是硬开关同步buck 另一种常见的拓扑是ZVS软开关同步buck 该表是两种拓扑优缺点的对比硬开关同步buck的优点 是简单固定频率电感电流纹波小其缺点是开关节点震荡电压的伏值高以及高供模电压噪声 ZVS软开关同步buck的优点是软开关高效率低供模电压噪声其缺点是变频控制复杂电感电流纹波大

课程介绍共计4课时，46分58秒

高效率小尺寸双向DC-DC变换器设计

TI DC-DC 变换器高效率小尺寸双向

本课程详细讲解了隔离及非隔离双向DC-DC变换器的典型应用，并且对TI的三个经典设计进行了深入的介绍。

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