雙管正激的工作原理及其控制

雙管正激(Dual-Active Bridge，簡(jiǎn)稱DAB)是一種雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，如無線能量傳輸、電池充電器、電動(dòng)汽車充電器等。

雙管正激開關(guān)電源芯片是一種廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中的電源管理芯片，具有高效率、高可靠性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

雙管正激開關(guān)電源芯片是一種利用雙管正激變換器實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的電源管理芯片。其工作原理如下：

1.1 輸入電壓經(jīng)過整流濾波后得到直流電壓，作為開關(guān)電源的輸入電壓。

1.2 開關(guān)電源芯片內(nèi)部的控制電路根據(jù)負(fù)載需求，控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的調(diào)制。

1.3 開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓經(jīng)過變壓器的原邊繞組，產(chǎn)生磁通變化，從而在變壓器的副邊繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

1.4 開關(guān)管截止時(shí)，變壓器的磁通變化消失，副邊繞組的感應(yīng)電壓經(jīng)過整流濾波后得到所需的輸出電壓。

1.5 開關(guān)電源芯片內(nèi)部的控制電路根據(jù)輸出電壓的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通和截止時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的穩(wěn)定控制。

2.1 高效率：雙管正激開關(guān)電源芯片采用雙管正激變換器，具有較高的轉(zhuǎn)換效率，一般在85%~95%之間。

2.2 高可靠性：雙管正激開關(guān)電源芯片具有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等多種保護(hù)功能，可以有效提高電源系統(tǒng)的可靠性。

2.3 高穩(wěn)定性：雙管正激開關(guān)電源芯片采用閉環(huán)控制方式，可以根據(jù)負(fù)載需求動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的穩(wěn)定控制。

2.4 低噪聲：雙管正激開關(guān)電源芯片采用軟開關(guān)技術(shù)，可以有效降低開關(guān)噪聲，提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.5 易于設(shè)計(jì)：雙管正激開關(guān)電源芯片具有集成度高、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，便于工程師進(jìn)行電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。

雙管正激開關(guān)電源芯片廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如：

3.1 計(jì)算機(jī)電源：雙管正激開關(guān)電源芯片可以用于計(jì)算機(jī)電源的設(shè)計(jì)，提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。

3.2 通信電源：雙管正激開關(guān)電源芯片可以用于通信設(shè)備電源的設(shè)計(jì)，滿足通信設(shè)備對(duì)電源穩(wěn)定性和可靠性的高要求。

3.3 工業(yè)電源：雙管正激開關(guān)電源芯片可以用于工業(yè)設(shè)備電源的設(shè)計(jì)，提供穩(wěn)定、可靠的電源供應(yīng)。

3.4 醫(yī)療電源：雙管正激開關(guān)電源芯片可以用于醫(yī)療設(shè)備電源的設(shè)計(jì)，滿足醫(yī)療設(shè)備對(duì)電源穩(wěn)定性和可靠性的高要求。

3.5 照明電源：雙管正激開關(guān)電源芯片可以用于LED照明電源的設(shè)計(jì)，提供高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

4.1 LM5100：LM5100是一款由Texas Instruments公司生產(chǎn)的雙管正激開關(guān)電源芯片，具有高效率、高可靠性和低噪聲等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)電源、通信電源等領(lǐng)域。

4.2 NCP1200：NCP1200是一款由ON Semiconductor公司生產(chǎn)的雙管正激開關(guān)電源芯片，具有高效率、高穩(wěn)定性和低噪聲等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)電源、醫(yī)療電源等領(lǐng)域。

4.3 CS5171：CS5171是一款由Cirrus Logic公司生產(chǎn)的雙管正激開關(guān)電源芯片，具有高效率、高穩(wěn)定性和低噪聲等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于照明電源、通信電源等領(lǐng)域。

4.4 LT3756：LT3756是一款由Linear Technology公司生產(chǎn)的雙管正激開關(guān)電源芯片，具有高效率、高穩(wěn)定性和低噪聲等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)電源、通信電源等領(lǐng)域。

4.5 UCC25600：UCC25600是一款由Texas Instruments公司生產(chǎn)的雙管正激開關(guān)電源芯片，具有高效率、高穩(wěn)定性和低噪聲等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)電源、醫(yī)療電源等領(lǐng)域。

雙管正激開關(guān)電源芯片具有高效率、高可靠性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，雙管正激開關(guān)電源芯片的性能和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫竭M(jìn)一步的拓展和優(yōu)化。

一、雙管正激的工作原理

雙管正激由兩個(gè)全橋變換器組成，每個(gè)全橋變換器由四個(gè)開關(guān)器件組成，通常使用MOSFET或IGBT。兩個(gè)全橋變換器之間通過一個(gè)變壓器連接，變壓器的原邊和副邊分別連接到兩個(gè)全橋變換器的輸入和輸出端。

雙管正激的工作原理可以分為以下幾個(gè)步驟：

(1)開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷

在雙管正激中，兩個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件關(guān)斷，反之亦然。

(2)變壓器的磁化與去磁

當(dāng)一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，電流通過變壓器的原邊，使變壓器磁化。當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，變壓器的磁通量減小，產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，使另一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸。

(3)雙向功率傳輸

雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸。當(dāng)一個(gè)全橋變換器向另一個(gè)全橋變換器傳輸能量時(shí)，另一個(gè)全橋變換器可以作為負(fù)載接收能量。當(dāng)需要反向傳輸能量時(shí)，只需改變開關(guān)器件的導(dǎo)通順序即可。

二、雙管正激的特點(diǎn)

雙管正激采用全橋變換器，具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率。在理想情況下，雙管正激的效率可以達(dá)到98%以上。

雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸，適用于需要雙向能量傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景，如無線能量傳輸、電動(dòng)汽車充電器等。

雙管正激采用零電壓開關(guān)(ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。

雙管正激采用交錯(cuò)并聯(lián)的開關(guān)方式，可以有效降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

雙管正激具有較好的可擴(kuò)展性，可以根據(jù)需要增加全橋變換器的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)更高的功率傳輸。

三、雙管正激的應(yīng)用

無線能量傳輸是一種新興的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高效率的能量傳輸。雙管正激由于其高效率、雙向功率傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于無線能量傳輸領(lǐng)域。

電動(dòng)汽車充電器需要實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸，以滿足電動(dòng)汽車的充電和放電需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電器的設(shè)計(jì)中。

電池充電器需要實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸，以滿足電池的充電和放電需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力，被廣泛應(yīng)用于電池充電器的設(shè)計(jì)中。

可再生能源系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，以滿足能源的存儲(chǔ)和釋放需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力，被廣泛應(yīng)用于可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

四、雙管正激與其他功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的比較

單向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)單向能量傳輸，而雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向能量傳輸，具有更高的靈活性和適用范圍。

雖然雙管正激和一些其他雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)(如雙向Buck-Boost變換器)都具有雙向功率傳輸能力，但雙管正激具有更高的效率、更低的電磁干擾和更好的可擴(kuò)展性。

多相功率轉(zhuǎn)換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的功率傳輸，但雙管正激具有更高的效率、更低的電磁干擾和更好的可擴(kuò)展性。

五、結(jié)論

雙管正激是一種高效的雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，雙管正激將在無線能量傳輸、電動(dòng)汽車充電器、電池充電器等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。未來，雙管正激技術(shù)將繼續(xù)優(yōu)化和發(fā)展，以滿足日益增長(zhǎng)的能源需求和環(huán)保要求。