双向DCDC变换器的拓扑选择[复制链接]  前一段时间由于个人原因推迟了，这里向论坛的坛友抱歉一下。

  我们知道，双向直流变换器的组合可构成四象限直流变换器，电压、电流的象限共4种组合方式。

   本次活动需求为5V←→12V能量双向传递，靠电流的双向流动实现的，输出电压的极性不改变。

即它的电流方向可正可负（5V→12V和5V←12V是两个不同的流程，所以电流方向不一样），输出电压的极性恒定。

总结一下本次活动特征：(1) 电流的双向流动与变换(2) 电压5V←→12V，极性不用变(3) 小功率变换，工作电流最大5A(4) 小成本制作  那么双向DCDC如何才能把0~5V的输入提升到原边直流母线所需的12V呢？甚至更大电压，24V，48V，110V，220V，……这个问题该怎么思考呢？这里关系到怎么确定双向直流变换器拓扑结构，我们决定从《双向直流变换器拓扑》这本书来获取灵感。

1. 双向直流变换器  直流变换器只能将能量从一个方向传到另一个方向，双向直流变换器则可实现能量的双向传输。

例如具有双向功能的充电器在供电网正常时用于向蓄电池充电，一旦供电网供电中断，该电器可将电池电能返回电网，向电网短时应急供电。

控制直流电动机的变换器也应是双向的，电动机工作时，将电能从电源送到电动机，电动机旋转，带动设备工作，制动时电机能量通过变换器返回电源。

  直流变换器按输入与输出间有否电气隔离可分为２类，没有电气隔离的就称为直流变换器，有电气隔离的称为有隔离的直流变换器。

最简单的判别方法：在不隔离直流变换器中插入变压器得到的便是有隔离的直流变换器。

因此，没有电气隔离的直流变换器是基础。

双向隔离的直流变换器电路有双向推挽直流变换器、双向半桥/全桥直流变换器、移相控制双向全桥直流变换器，等等。

我首先给出如下结论。

  非隔离型双向DC变换器，主要应用于功率和电压等级较低的场合，控制比较容易，结构简单。

开关管采用互补的工作方式工作。

  双向有隔离的直流变换器，扩大变换器的电压输出范围，适应于大功率、高电压、大电流等应用场合。

  带着如上结论，我们去看《双向直流变换器拓扑》这本书。

电力电子的基础电路还是Buck 电路和Boost电路  针对此次活动，最适合的方案趋为非隔离型双向DC变换器拓扑结构。

注意到这种电源根据电压和电流等级不同，使用了两套硬件架构，分别是BUCK模式和 BOOST模式。

 双向直流变换器的构成方法详见《双向直流变换器拓扑》第2.2.2，第2.2.3章节。

我们以Bi Buck-Boost电路作为我们初始的拓扑结构。

    若能量从Ｖ1侧向Ｖ２侧流动，即以Ｖ１为电源端，该变换器就是一个Buck变换器，此时Ｑ１为ＰＷＭ 工作方式，Ｑ２不工作，或与Ｑ１互补方式工作。

    若能量从Ｖ２向Ｖ１方向流动，即Ｖ２为电源端，则该变换器为Boost变换器，此时Ｑ２为ＰＷＭ 工作方式，Ｑ１不工作，或与Ｑ２互补方式工作。

    因此，Buck  Boost双向直流变换器能量流动方向仅取决于电源的接入位置。

若两侧都有电源，则能量流动方向取决于两电源电压大小和占空比Ｄｙ的大小。

    2. Bi Buck-Boost电路改进    这里我们知道但是单纯的BUCK电路和BOOST电路带来的问题是：脉动电压和电流纹波较大，一般不会直接应用在产品上。

所以我们需要改进BUCK模式电路和BOOST模式电路。

    我们电路需要的稳定目标值为电压，而Bi Buck-Boost电路是电感型储能和释放电路，是电流型电源。

假如改为电容储能和释放能量电路，电压纹波会显著改进。

    Ｃｕｋ、Ｚｅｔａ和Ｓｅｐｉｃ３种直流变换器是在Ｂｕｃｋ、Ｂｏｏｓｔ和Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ基础上派生出来的，它们的共同特点是输出电压可低于、等于或高于输入电压，与Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ比较，它们的输出电流或输入电流脉动显著减小，从而可节省输入或输出无源滤波器。

以上６种单管直流变换器只能将能量从电源侧向负载侧馈送，不能反向传递能量。

在单管直流变换器的开关管Ｑ 上反并二极管，在二极管Ｄ 上反并开关管，就可构成双向直流变换器，共有４种，即ＢｉＢｕｃｋＢｏｏｓｔ、ＢｉＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ、ＢｉＣｕｋ和ＢｉＺｅｔａＳｅｐｉｃ，这４种双向直流变换器均有两只开关管，当它们ＰＷＭ 工作且互补导通时，不再出现电流断续工作方式，于是输出电压和输入电压间关系和单管直流变换器的电流连续工作的关系相同。

在能量正向或反向传递时，变换器的电压关系不变，因而可以平稳地实现能量传输方向的转换。

双向直流变换器有电流过零和不过零两种工作方式，电流过零方式可实现开关管的ＺＶＳ开通和消除二极管的反向恢复电流，电流过零工作方式在传输电流相同时通过功率器件的电流峰值较大，导致通态损耗的加大。

3. 初步拓扑选型我初步选择的是双向zeta Seic直流变换器由Zeta构成的双向直流变换器和由Sepic构成的双向直流变换器主电路拓扑是完全相同的，故称双向Zeta Sepic直流变换器，简称Bi Zeta Sepic变换器，详见下图此外，桥式直流变换器作为备选拓扑。

    下一周对比 Bi Buck-Boost电路，双向zeta Seic直流变换器，双向桥式直流变换器电路仿真，通过模拟参数调节来比较各个方案的优劣。

    本次开放性的思考题是：（1）目前很多公司在拓扑模型选择时，提三个初步方案，进行细化，然后取最优方案。

通过相互比较，提高容错率。

这种方法相得益彰。

这里向大家请教，你们怎么考虑怎么知道那一个是最优解呢？（2）双向DCDC如何才能把0~5V的输入提升到原边直流母线大电压，24V，48V，110V，220V，……这个问题该怎么思考呢？    此帖出自开关电源学习小组论坛|||终于接上了|||1，主要还是从成本，可靠性方面出发，选择设计方案。

经常选是会是自己熟悉的方案，这样少走弯路，开发时间短，项目成功率高。

2，升压应该是BOOST方案，考虑到双向，二极管要换成MOS管。