科普 电压源双向DC-DC变换器拓扑结构简析

双向型的DC-DC变换器目前多备应用于电动汽车研发以及大功率的电源产品设计中，而这种变换器的种类繁多，且不同的类型有不同的特色和拓扑结构，对于新人工程师来说，想要分清他们之间的不同之处，着实有些困难。在今天的文章中，小编将会为大家简单分析以下电压源双向DC-DC变换器的拓扑结构形式，便于各位新人工程师们进行设计参考。

在目前的应用过程中，比较常见的隔离式双向DC-DC变换器的拓扑结构，按照直流源的情况来进行区分，可以分成电压源和电流源两个类型，今天我们要重点介绍的，就是电压源DC-DC变换器的不同种类和拓扑结构情况。电压源双向DC-DC变换器通用表现形式如下图图1所示。

图1 电压源双向DC-DC变换器的通用表现形式

在上图图1所展示的这种电压源双向型DC-DC变换器的通用表现形式结构图中，我们可以在变换器隔离变压器两端各有一个高频整流/逆变单元，整个电路的双向能量传递就由这2个整流/逆变单元和高频变压器共同完成。

下图中，图2分别展示了是两种在实际应用中比较常见的电压源双向DC-DC变换器电路，下面我们来进行逐一简析和说明。在图2（a）中，这一全桥拓扑结构使用2个全桥电路来实现高频整流/逆变单元的作用，这种变换器也因此被称为电压源全桥式双向DC-DC变换器。这种拓扑结构通常采用移相的方法来控制功率的流向和大小，所以又称电压源全桥移相式双向DC-DC变换器。该拓扑常用在大功率场合，主要优点为控制方法较为简单，且可以通过引入有源钳位电路、无源谐振电路和饱和电感使全部功率开关管均工作在软开关状态。不过，这种拓扑结构的主要缺点是环流能量较大，且由于主要使用变压器漏感传递能量，所以降低了变换器效率的同时，还会增加功率变压器的设计成本。

在下图中，图2（b）为我们所展示的是另一种比较常见的电压源双向DC-DC变换器电路，即原边半桥、次边推挽式拓扑。与全桥式的拓扑结构不同，采用这种电路拓扑结构的变换器多用于中小功率场合。其变压器原边为半桥电路、次边为推挽电路。这种拓扑的主要特点是控制方法成熟，系统可靠性高。但是这种拓扑结构也有缺点，为避免出现磁通的不平衡，该拓扑的应用对变压器的设计和制造工艺都有较高要求，而这也在一定程度上限制了这种拓扑的广泛应用。

（a）全桥式DC-DC变换器拓扑

（b）原边半桥、次边推挽式拓扑
图2 常见的电压源双向DC-DC变换器电路

以上就是本文为大家所分享的两种电压源双向DC-DC变换器的电路拓扑结构知识，希望能够对给位新人工程师的研发工作带来一定的帮助。