双向DCDC变换器

嵌入式情报局 2021-12-20

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大家伙，我是情报小哥~

1、什么是双向DCDC

在储能系统、以及汽车动力系统中，存在既需要向负载供电，又存在给电池等放电的情况，我们也把这种电流反向馈入电源侧的模式称为馈电，也称这种能量可以双向流动的开关变换器为双向变换器（Bi_direactional DC/DC Converter）。

同样其也分为隔离与非隔离。

之前我们介绍的变换器均只有一个开关管，且只能实现电流的单一反向流动，所以其能量也是单相传递。

其实从理论上来说，比如buck电路正向来看是降压，反向看其实就是升压电路，所以我们只需要让该电路能够正向实现降压，反向实现升压就可以变成双向变换器。

比较简单一点的话就是用一个单向buck电路与boost电路进行并联，但是成本有点高。下面我们就通过buck电路和boost电路合并成双向变换器:

上图通过传统的buck电路和boost电路合成最终的双向buck电路，这个电路算是非常经典的双向DCDC电路了，并且在目前也是应用非常广泛的。

如果不进行同步整流情况下，buck模式打上管子储能，下管关闭，通过下管二极管实现续流，电流从左向右流动实现降压效果。

同样反向boost模式，下管导通使得电感储能，通过上管的反向二极管实现续流，所以两个开关管之间要留有足够的死区时间，避免短路直通，损坏器件。

然而其具体工作在buck模式还是boost模式需要根据占空比和两侧电压大小来确定，且对于双向buck电路电流没有断续模式，同样也是遵循电感的伏秒平衡和电容的安秒平衡。

其他双向电路也是由对应的单相升降压复合而成。

DCDC的开环控制就是通过输出固定的占空比，根据电压传输比例进行开环的电压电流输出模式。

而闭环控制是通过输出的电流电压反馈调节占空比，最终使得输出电压或者电流稳定在目标值附近。

DCDC常用的直接控制电压的单环和电压电流双闭环控制，而电压电流双闭环控制由于稳定性和抗干扰能力强被广泛使用，通常是电压作为外环，电流作为内环。

对于电压外环一般都是采用电容两端电压作为作为电压闭环反馈，而电流内环常采用电感电流反馈，常分为峰值电流控制模式与平均值电流控制模式，

峰值电流模式 : 直接将电感电流与电压外环输出差值直接比较生成PWM，所以其增益比较低，且容易受干扰。

平均电流模式 : 是将电感电流与电压外环输出差值给高增益的放大器(比如常用的PI控制器)最终输出到PWM比较器输出PWM。

好了，这里小哥就简单介绍了双向DCDC的一些知识与原理，本系列文章后续还会更新，记得关注学习哦。

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