在現代，電動汽車的需求與日俱增。電動汽車的本質要求是節能，同時也要像非電動汽車一樣強大。電力需求的增加促使電動汽車制造商開發新技術，幫助電動汽車達到3KW的容量。本文介紹了一種利用48V-1V轉換實現汽車穩定運行的GaN變換器。該部件的目的是為了提供一個高效的轉換器，顯示車輛的動態性能。此外，它還通過消除電感電流損耗提高了系統的效率，并提供了飛行電容器電壓的自平衡。

不同的功率轉換架構

現代電動汽車的功率轉換范圍從48V到0.8V不等，這就要求一個高效的功率轉換系統，能夠根據汽車控制器的要求，根據不同的輸入范圍提供精確的輸出電壓。有兩種不同的方法可實現此項：多級體系結構；單級體系結構。

多級功率轉換系統采用級聯轉換系統，采用開關速度快、電壓要求低的小型器件。該技術對汽車的性能有積極的影響。多級功率轉換技術的一個缺點是效率降低。

單級功率轉換是利用先進的GaN半導體器件實現的一種單級dc-dc功率轉換技術，它提供了更高的效率，但需要先進的控制系統來提供精確的瞬態電壓。在混合Dickson變換器中，采用基于電容器的準固定頻率（QFF）谷電流控制方案，可以實現這一目標。由于電容器的密度高，因此它們的偏差小，損耗小。這些轉換器稱為混合開關電容轉換器。

傳統的轉換系統采用電感電流控制系統，它用于檢測交流和直流部分輸入電流，它們具有并聯電阻，導致了不同類型的傳導損耗。在SC轉換器的情況下，并聯電阻器串聯電容，并限制在輸出電感中產生的波紋，以提供高效率和更少的傳導損耗。

混合Dickson變換器

混合型Dickson變換器是一種新型電動汽車的dc-dc變換器。它是一個單級轉換系統，使用基于電容器的QFF電流控制方案。QFF采用鎖相環（PLL）實現瞬態響應和輸出自平衡。它的輸入范圍是24伏到54伏，提供0.8伏到48伏的輸出。它有不同的頻率范圍，如500千赫、750千赫、1兆赫。在圖1中，你可以看到一個基于GaN的6:1混合Dickson轉換器。上面顯示的紅色PCB是主電源板。它安裝了不同的GaN半導體器件（epc2001c、epc2015c、epc2023和epc2032）。綠色的 PCB有一個基于FPGA的控制器，它控制Dickson轉換器的整個操作。其余的電路像不同類型的濾波器一樣，駐留在藍色印刷電路板中。

效率

實驗表明，它的效率隨著負載的增加而降低，例如，在12.5A的負載下，它的效率達到93%，而在40A負載下，效率下降到84%。在較低的輸入電壓（如24V）下效率更高，因為在低電壓下電容和紋波電流損失較小。

負荷變化

負荷變化在轉換過程中出現升壓和降壓時，有兩種不同的趨勢。在負載升壓的情況下，電感電流在升壓過程中始終跟蹤負載電流。這是由于電壓變化造成的，電壓變化較小（負載從2A變化到22A時為25mv）。對于負載降壓，電壓變化很高（負載從22A變化到2A時為60mv）。這是因為在負載下降的情況下，較小的電壓秒數會影響電感。

QFF控制系統

QFF控制系統是一個自平衡系統，它意味著在升壓或降壓轉換過程中發生的任何頻率或電壓不平衡將在幾毫秒內恢復正常。它還允許快速切換，這增加了Dickson轉換器的瞬態響應，例如，在從24V升壓到54V的情況下，輸出電壓上會產生紋波，并且隨著輸入電壓的增加，這種不平衡將在9ms內恢復正常。在這種情況下，PLL補償由于施加到輸出電感器上的大電壓而增加的開關時間。

評論

雖然混合Dickson變換器確實將電壓從48V降低到1V，但其效率僅限于91%。有一個兩級結構，抑制了91%的停車效率。為了克服這種效率，達到理想狀態，混合變換器有效地利用了無源元件。它有效地將電流橋轉換成大的轉換比。它是一個7電平的飛電容多級電路，由FCML完成。很容易轉換電流并開始利用無源元件。FCML通過使用一個輸出電感器、13個開關和其他模塊將電壓轉換為48V到1V。此外，它使用了五個飛電容器，而且還需要一個精確尺寸的電容器，可以很容易地安裝到轉換器中。當轉換時，所有組件都會產生一些復雜性，從而限制轉換器在較重負載下的性能。

結論

因此，我們可以得出這樣的結論：這種Dickson混合動力轉換器使用兩個電感器，提高了汽車的效率，達到了95%，并且可以幫助車輛快速行駛。整個轉換過程和周期確定了變換器提高其輸出電流，并允許交流通過。此外，還介紹了另一個半轉換器使用兩個交錯電感。通過平滑力轉換結構，從而消除兩個自由輪開關，轉換器提高了調節器的屈服阻抗。與混合型Dickson變換器相比，旋鈕阻抗和電導損失電容兩倍。

整個轉換過程可靠、準確，在一定程度上是可以實現的。

交錯雙產額電感器具有多相交錯設計的優點，適用于大電流應用場合，通過飛流電容器的一致狀態活動來調節電感。因此，混合式Dickson變換器可以將電壓從48V轉換為1V，從而提高電動汽車的效率。
責任編輯：tzh