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DCDC转换器的工作原理是什么？

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DCDC转换器的工作原理是什么？

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DCDC转换器工作原理：DCDC转换器就是重复通断开关，把直流电压或电流转换成高频方波电压或电流，再经整流平滑变为直流电压输出 。DCDC转换器一般由控制芯片、电感线圈、二极管、三极管、电容器构成 。DCDC转换器分为三类：升压型DCDC转换器、降压型DCDC转换器以及升降压型DCDC转换器，根据需求可采用三类控制 。PWM控制型效率高，并具有良好的输出电压纹波和噪声 。
DC/DC 变换器，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 。
给车载电气供电，DCDC在电动汽车电气系统中的位置，如下图所示 。它的电能来自于动力电池包，去处是给车载用电器供电 。
与超级电容配合使用的DCDC，在整车电源中的位置如下图所示，它可能出现在图（b）、（c）、（d）中所示位置上，而（b）是应用较多的一种形式 。
1 DCDC分类和工作原理
1.1 隔离型和非隔离型
什么是电气隔离？
百度来的一段话：电气隔离，就是将电源与用电回路作电气上的隔离，即将用电的分支电路与整个电气系统隔离，使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统，以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触电危险 。实现电气隔离以后，两个电路之间没有电气上的直接联系 。即，两个电路之间是相互绝缘的 。同时还要保证两个电路维持能量传输的关系 。电气隔离的作用主要是减少两个不同的电路之间的相互干扰，降低噪声 。
非隔离双向DCDC，结构比较简单，每个部件都是直接相连，没有额外的能量损失，工作效率比较髙 。对升压侧的电容要求比较高 。主要的非隔离DCDC电路结构有双向半桥boost-buck电路，双向buck-boost电路，双向buck电路，双向Zate-Sepic电路，如下图所示 。
隔离型双向DCDC，在非隔离型双向DCDC转换器的基础上加上一个高频变压器就构成了隔离型双向DCDC转换器，高频变压器两侧的电路拓扑可以是全桥式、半桥式、推挽式等等 。这几种隔离型的双向DCDC转换器，采用了更多的功率开关，电压变比大，带电气隔离等优点 。但是这类DCDC转换器结构复杂，成本也相对较高，转换器的损耗高，低频时会导致隔离变压器铁芯饱和，损耗会进一步增加 。因此，非隔离型双向DCDC转换器比隔离型在电动汽车上运用更具有优势 。
当能量由高皮侧流向低压侧时，双向DCDC转换器工作在BUCK模式；能量由低压侧流向高压侧时，双向DCDC转换器工作在BOOST工作模式 。
1.2 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 。

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