雙向DC/DC轉換器已經(jīng)存在有一段時間了，但是新的應用正在迅速出現(xiàn)，它們需要在更多的系統(tǒng)中使用這種架構。當今的應用需要更高的電源效率以及這類系統(tǒng)，因為太陽能或風力發(fā)電需要存儲電能，以至于在沒有風或太陽時，供電不會中斷。

圖1：雙向DC/DC轉換器可用于能量存儲系統(tǒng)中。

 

電池備用系統(tǒng)需要雙向DC/DC轉換器，因為電池在電源可用的時候進行充電，但是在電力中斷的情況下，電池將會成為備用電源。Vicor公司憑借其新的雙向DC/DC拓撲結構，為該領域提供了一種很好的解決方案。

圖2：Vicor新隔離雙向DC/DC轉換器拓撲

 

Vicor搭建了一個原型，具有300W輸入用于電池充電和1500W輸出用于支持總線負載。該原型可以通過使用并聯(lián)技術和一些重配置來設計更高的功率。Vicor有一篇名為《一款用于直流總線和電池組接口的新型高效隔離雙向DC-DC轉換器（A New High Efficiency Isolated Bi-Directional DC-DC Converter for DC-Bus and Battery-Bank Interface）”的優(yōu)秀文章》，該文由Xiaoyan Yu和Paul Yeaman共同主筆。

 

在汽車領域，我們現(xiàn)在必須考慮用高壓電源架構管理電動汽車/混合動力汽車（EV/HEV）中的電池。混動汽車具有再生制動功能，它存儲這一能量用于在加速期間提供所需的額外能量。EV/HEV雙電壓系統(tǒng)具有12V和48V電池，需要雙向DC/DC轉換。

圖3：一款48V至12V雙向DC/DC轉換器

 

Intersil開發(fā)了首款6相雙向DC/DC控制器ISL78226。該器件可提供高達3.75kW的功率，效率高達95%以上。

 

圖4是一款帶有48V輕度混合動力系統(tǒng)的汽車。它在標準的非混合動力系統(tǒng)之上進行了一些改動——增加了一個48V電池，以及12V起動交流發(fā)電機由48V起動發(fā)電機替代。最后，它添加了一個DC/DC轉換器，用于對48V總線和12V總線進行橋接。這樣，由48V起動發(fā)電機產生的電力用于對12V電池充電并為所有未更改的12V電子器件供電。ISL78226是DC/DC轉換器的核心。

圖4：48V輕度混動車上的12V和48V電路板網(wǎng)絡。

 

因此，隨著我們的發(fā)展，我們預計2017年將會出現(xiàn)更多這種采用雙向DC/DC轉換器架構的應用。我們甚至看到了全SiC DC/DC雙向DC/DC轉換器。GaN也是一種會用于這些系統(tǒng)的功率元件，因此我們也有望看到更多采用該技術的設計。

 

 

無線電源：無線供電將于2017年推進。Wurth Elektronik正在與ROHM半導體公司合作，使設計人員能夠在其無線電源參考設計之外，使用無線電源設計套件加快上市時間。宜普電源轉換（EPC）公司具有一些非常好的無線電源用eGaN功率元件解決方案，并具有一些優(yōu)秀的應用筆記以及對設計人員非常友好的評估板。無線電源聯(lián)盟（WPC）正在將Qi標準解決方案和勢頭推向市場。2015年，無線電力聯(lián)盟（A4WP）和電源事務聯(lián)盟（PMA）合并。在2016年11月的無線電源峰會上，戴爾、惠普、迪士尼、海爾和ZPower等公司出席，這預示著將在2017年取得一些進展。蘋果還沒有推出集成無線充電解決方案，但有談論說蘋果將在其最新iPhone的外殼上啟用無線充電。此外，現(xiàn)在市面上也已經(jīng)有許多第三方開發(fā)商為iPhone 7開發(fā)的無線充電外殼。2017年的CES展上，將會看到有關這一領域的更多研發(fā)。

 

可穿戴電子產品電源：物聯(lián)網(wǎng)（IoT）將在2017年快速增長，特別是在針對健身和醫(yī)療應用的可穿戴設備領域。某些嚴苛的問題可能需要電池工作更長時間才去充電，并且使用開關調節(jié)器產生的電源偏置噪聲可能會干擾擴頻通信設備及導航和定位設備。像TransSiP這樣的公司已經(jīng)用它們針對開關噪聲抖動（SNJ）調節(jié)JC-PFM技術提出的解決方案來應對這些挑戰(zhàn)。凌力爾特公司也為可穿戴電源提供了一些新的解決方案。他們的LTC3388-1是一款超低靜態(tài)電流同步降壓轉換器，該器件與具有板載精密庫侖計的納瓦級高效率同步升降壓轉換器LTC3335一起應對低功耗需求。LTC3331是一款能量采集解決方案IC，它為智能可穿戴設備供電提供了一種新思路。無疑，更多的創(chuàng)新將會在2017年到來。