碳化硅MOSFET设想的双向降压-升压转换器-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2021-12-15
电池供电的便携装备愈来愈多，在本日糊口中表演的脚色也愈来愈首要。这个趋向还取决于高能量贮存手艺的成长，比方锂离子(Li-ion)电池和超等电容器。
这些储能装备毗连到可再生动力体系(太阳能微风能)，搜集和贮存动力，并不变供给给用户，此中一些利用须要疾速充电或放电。
本文先容的是一种双向DC-DC转换器，其双向性许可电流发生器同时具有充电和放电才能。双向节制器能够车用双电池体系供给超卓的机能和方便性。
并且在降压和升压形式中接纳不异的电路模块大幅下降了体系的庞杂性和尺寸，乃至能够获得高达97%的动力效力，并且能够节制双向通报的大电流。
图1显现了简略但功效齐备的电气图，其对称设置装备摆设能够让用户挑选四种差别的运作形式。它由四个级联降压-升压转换器的单相象限构成，包含四个开关、一个电感器和两个电容器。
按照差别电子开关的功效，电路能够下降或降低输入电压。开关组件由碳化硅(SiC) MOSFET UF3C065080T3S构成，固然也能够用其余组件取代。
图1：双向降压-升压转换器接线图
用户能够简略设置装备摆设四个MOSFET来决议电路的运作形式，详细包含以下四种：
电池位于A端，负载位于B端，从A到B为降压；
电池位于A端，负载位于B端，从A到B为升压；
电池位于B端，负载位于A端，从B到A为降压；
电池位于B端，负载位于A端，从B到A为升压；
在该电路中，SiC MOSFET能够三种差别的体例运作：
导通，对地为正电压；
关断，电压为0；
脉动(Pulsating)，具方波和50% PWM；其频次应按照详细运作前提停止挑选。
按照这些规范，SiC MOSFET的功效遵守图2中所示的表格：
图2：四个SiC MOSFET的运作形式和感化
形式一：降压(Buck)A-B
挑选形式一，电路做为降压器，即输入电压低于输入电压的转换器。这类电路也称为“step-down”，其电压发生器需毗连在A侧，而负载毗连在B侧。负载效力取决于所接纳的MOSFET组件。
详细设置装备摆设以下：
SW1：以10 kHz方波频次停止切换；
SW2：关断，即断开开关；
SW3：关断，即断开开关；
SW4：关断，即断开开关。
图3中显现了Buck A-B形式下的输入和输入电压；其输入电压为12V，输入电压约为9V，是以电路可用作降压器。其开关频次挑选为10kHz，输入端负载为22Ohm，功耗约为4W。
图3：Buck A-B形式下的输入和输入电压
形式二：升压A-B
形式二供给升压操纵，即作为输入电压高于输入电压的转换器。这类电路也称为“step-up”。 电压发生器需毗连在A侧，而负载毗连在B侧。负载效力取决于所接纳的MOSFET组件。
详细设置装备摆设以下：
SW1：导通，即封闭开关(闸极供电)；
SW2：关断，即断开开关；
SW3：关断，即断开开关；
SW4：以10kHz方波频次停止切换。
图4显现了Boost A-B形式下的输入和输入电压，其输入电压为12V，输入电压约为35V，是以电路可用作升压器。其开关频次挑选为10kHz，输入端负载为22Ohm，功耗约为55W。
图4：Boost A-B形式下的输入和输入电压
形式三：降压B-A
挑选形式三，电路也做为降压器运作，即输入电压低于输入电压的转换器。其电压发生器需毗连在B侧，而负载毗连在A侧，负载效力取决于所接纳的MOSFET组件。
详细设置装备摆设以下：
SW1：关断，即断开开关；
SW2：关断，即断开开关；
SW3：以100 kHz方波频次停止切换；
SW4：关断，即断开开关。
图5显现了Buck B-A形式下的输入和输入电压。
其输入电压为24 V，输入电压约为6.6V，是以电路可用作降压器。其开关频次挑选为100kHz，输入端负载为10Ohm。
图5：Buck B-A形式下的输入和输入电压
形式四：升压B-A
挑选形式四，电路作为升压器运作，即输入电压高于输入电压的转换器。这类电路也称为“step-up”，其电压发生器需毗连在B侧，而负载毗连在A侧。负载效力取决于所接纳的MOSFET组件。
详细设置装备摆设以下：
SW1：关断，即断开开关；
SW2：以100 kHz方波频次停止切换；
SW3：导通，即封闭开关（栅级供电）；
SW4：关断，即断开开关。
显现了Boost B-A形式下的输入和输入电压。其输入电压为18V，输入电压约为22V，是以电路可用作升压器。其开关频次挑选为100 kHz，输入端负载为22 Ohm，功耗约为22W。
电路的效力取决于很多身分，起首是所接纳的MOSFET导通电阻Rds(on)，它决议了电流是不是轻易经由过程。
别的，这类配有四个功率开关的电路须要停止当真的宁静查抄；若是SW1和SW2 (或SW3和SW4)同时处于导通状况，则能够形成短路，从而破坏组件。
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