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一、DC-DC作用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)上的DC-DC轉(zhuǎn)換器是一個(gè)“降壓型電壓變換器”。其主要作用是將動(dòng)力電池的高壓直流電，轉(zhuǎn)換為整車(chē)低壓電氣系統(tǒng)所需的低壓直流電。

傳統(tǒng)燃油車(chē)：由發(fā)電機(jī)和12V蓄電池為大燈、車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)、控制電腦、車(chē)窗、門(mén)鎖、雨刷等低壓用電器供電。

新能源汽車(chē)：沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，自然也就沒(méi)有傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。它有高壓動(dòng)力電池（通常為200V~800V）作為動(dòng)力來(lái)源。但車(chē)上的大部分用電器（如儀表盤(pán)、車(chē)燈、娛樂(lè)系統(tǒng)、控制器、車(chē)窗電機(jī)等）仍然沿用傳統(tǒng)的12V低壓系統(tǒng)。兩個(gè)電池之間的能量無(wú)法轉(zhuǎn)換。

因此DC-DC轉(zhuǎn)換器就是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵部件。它取代了傳統(tǒng)燃油車(chē)上的發(fā)電機(jī)，成為新能源汽車(chē)低壓電源的核心。

二、DC-DC電路組成

新能源汽車(chē)上的DC-DC通常采用隔離型雙向/單向LLC諧振變換器，但其基本原理與常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源相似。主要由以下幾部分組成：

1.主功率電路

（1）輸入EMI濾波電路：平滑動(dòng)力電池輸入的的高壓直流電，減少電壓波動(dòng)和干擾。

（2）功率開(kāi)關(guān)管：通常是全橋或半橋結(jié)構(gòu)。它們?cè)诟哳l開(kāi)關(guān)（MOS管/IGBT）的控制下，將輸入的直流電“逆變”成高頻的交流方波脈沖。這是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的核心。

（3）高頻變壓器:

①電氣隔離：將高壓側(cè)和低壓側(cè)隔離開(kāi)，保證安全和抗干擾。

②電壓變換：通過(guò)其匝數(shù)比進(jìn)行初步的降壓。

（4）輸出整流電路：將變壓器次級(jí)產(chǎn)生的高頻交流電重新整流成直流電。通常使用二極管整流技術(shù)（二極管）整流。

（5）輸出濾波電路：由電感L和電容C組成，將整流后的脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波處理，得到穩(wěn)定、平滑的12V低壓直流電。

2.控制與驅(qū)動(dòng)電路

（1）主控電路：整個(gè)DC-DC的大腦。它采集輸出電壓和電流信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后通過(guò)算法生成相應(yīng)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)整開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間（占空比），以實(shí)現(xiàn)精確和穩(wěn)定的輸出電壓。

（2）驅(qū)動(dòng)電路：將控制芯片產(chǎn)生的微弱PWM信號(hào)放大，以足夠的功率和速度去驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷。

（3）采樣與保護(hù)電路：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、溫度等參數(shù)。一旦出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)熱、短路等故障，控制芯片會(huì)立即關(guān)閉PWM輸出，保護(hù)DC-DC轉(zhuǎn)換器和整車(chē)低壓系統(tǒng)不受損壞。

三、DC-DC工作原理

其工作原理可以概括為“直流—高頻交流—變壓—直流”四個(gè)步驟，如下圖所示：

1.逆變（DC—AC）

控制芯片產(chǎn)生四路PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)全橋電路的四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管（Q1, Q2, Q3, Q4）交替導(dǎo)通和關(guān)斷。這樣，就將高壓動(dòng)力電池輸入的直流電（如400V）轉(zhuǎn)換成了一個(gè)高頻的交流方波電（頻率通常為上千赫茲）。

2.變壓與隔離

這個(gè)高頻交流方波被送入LLC諧振腔，通過(guò)諧振作用，使開(kāi)關(guān)管在零電壓條件下導(dǎo)通，極大降低了開(kāi)關(guān)損耗，提高了效率。

高頻交流方波通過(guò)高頻變壓器，根據(jù)變壓器的匝數(shù)比被降低到所需的電壓水平。同時(shí)，變壓器實(shí)現(xiàn)了高壓側(cè)與低壓側(cè)的電氣隔離，保證了安全。

3.整流（AC—DC）

變壓器次級(jí)輸出的低壓交流電，經(jīng)過(guò)輸出整流電路（通常是同步整流MOSFET）被重新轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電。同步整流技術(shù)用低內(nèi)阻的MOSFET代替二極管，進(jìn)一步減少了導(dǎo)通損耗。

4.濾波與輸出

脈動(dòng)的直流電經(jīng)過(guò)輸出端的LC濾波器（由電感和電容組成）后，變得平滑穩(wěn)定，成為可供低壓負(fù)載使用的12V直流電。

5.閉環(huán)反饋控制

這是一個(gè)持續(xù)不斷的過(guò)程。控制芯片通過(guò)采樣電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓。將采樣值與內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)值（如12V）進(jìn)行比較。如果輸出電壓由于負(fù)載增加而降低，控制器就會(huì)增加PWM波的占空比（即開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)），讓更多能量從高壓側(cè)傳遞到低壓側(cè)，從而使輸出電壓回升到12V。

反之，如果負(fù)載減輕導(dǎo)致電壓升高，控制器就減小占空比。通過(guò)這種負(fù)反饋閉環(huán)控制，無(wú)論低壓用電器的功率如何變化（如同時(shí)開(kāi)啟大燈和空調(diào)），DC-DC都能提供一個(gè)極其穩(wěn)定的12V電壓。