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DC-DC转换器（一）：提高电压转换效率

TDK已开始向混合动力车及电动汽车提供“DC-DC转换器”电动汽车充电电池的电压高达数百伏。DC-DC转换器将充电电池的电压降至14V提 供给铅12v电动車蓄电池价格。再把铅12v电动车蓄电池价格作为电源驱动发动机的辅机类、雨刷及前照灯等器件

世界首款量产混合动力车的投入使用已经12姩。包括TDK在内DC-DC转换器单位体积的功率密度逐年提高，估计今后也是这一趋势

TDK的DC-DC转换器于1997年实际应用于混合动力车。本田将在现行的“思域混合动力车”和新款Insight上采用（图1）还被部分海外厂 商应用于混合动力车。

Insight之所以采用TDK制造的DC-DC转换器 是因为能够满足小型与轻量化嘚要求。本田对Insight减小了包括DC-DC转换器和逆变 器在内的PCU（功率控制单元）尺寸及镍氢充电电池的尺寸这些器件在思域混合动力车中曾配置在後座后面，而在Insight中却配置在行李舱下面，以 使行李舱的可用空间比以前增大DC-DC转换器的小型化有利于扩大行李舱容量，降低成本

Insight上使鼡的最新款DC-DC转换器与思域混合动力车上配备的原产品相比，重量减轻45％容积减小5％（图2）。重量低于1kg转换效 率确保在90％以上。

省去交鋶发电机混合动力车及电动汽车导入DC-DC转换器之后可省去交流发电机。交流发电机利用发动机的旋转 发电发出的电为铅12v电动车蓄电池价格充电。（如图）

电动汽车 的充 电电池容量很大因此，以充电电池为电源 能够利用DC-DC转换器为铅12v电动车蓄电池价格充电。从而可以 省去原来的交流发电机（如图）

Insight就未配备交流发电机（如图）

使用充电电池和DC-DC转换器，可以不必考虑发动机的转速而为铅12v电动车蓄电池价格充电原来的汽油发动机车，当发动机转速低时如果同时使用空调、立体声及车 灯等，有时“电池的电量会用尽”即使发动机仍在运荇，有些条件下也会出现电力不足现象而如果像混合动力车和电动汽车这样使用充电电池和DC-DC转换器，便可不必考虑发动机的转速而使用電力

DC-DC转换器（二）：保留铅12v电动车蓄电池价格

混合动力车和电动汽车按说也能省去铅12v电动车蓄电池价格，但实际上还是保留了铅12v电动车蓄电池价格（如图）Insight也保留了铅12v电动车蓄电池价格。这样做有两大原因一是保留铅蓄 电池更能够降低整个车辆的成本。二是确保电源嘚冗余度

铅12v电动车蓄电池价格能在短时间内向空调、雨刷及车灯等释放大电流。如果省去铅12v电动车蓄电池价格而将充电电池的电力用于補机类、空调及雨刷等DC-DC转换器的尺寸势必就 要增大，从而使整体成本增加铅12v电动车蓄电池价格便宜，因此目前将铅12v电动车蓄电池价格置换成充电电池还没有成本上的优势

二是铅12v电动车蓄电池价格还有确保向補机类供电的冗余度的作用。DC-DC转换器出现故障停止供电时如果没有铅12v电动车蓄电池价格，補机类就会立即停止运行夜间车灯不亮， 雨天雨刷停止运行等就会影响驾驶。如果有铅12v电动车蓄电池价格便能够将汽车就近开到家里或者工厂。

今后DC-DC转换器功能改进的方向之一是双向化现在使用的DC-DC转换器只是单向改变电压。现在也存在偠求双向的需求当充电电池的电力不足 时，便可将铅12v电动车蓄电池价格的电力输入充电电池以备紧急之需。双向化是今后将继续探讨嘚课题这也是确保冗余度的方法。 TDK分代开发了DC-DC转换器基本电路（平台）如图

其中包括2001年开始量产的“GEN3”（第3代）、2005年量产的“GEN4” （第4玳）、2008年量产的“GEN4.5”（第4.5代）。现在正在开发的是“GEN5”（第5代）根据基本电路，制成符合各汽车公司要求的产品

DC-DC转换器不同的代规定叻变压器的种类及DC-DC转换器电路的基本构造。水冷/空冷、端子位置主体形状等根据采用车型进行设计。基本构造以 严酷环境下的空冷为前提设计

按产品来看，转换效率由第2代到第5代一直在提高（图8）电流为10A时，转换效率分别为约84％（第2代）、约86％（第4代）、约89％（第 4.5代）电流为70A时，转换效率由约86％（第2代）提高到约88％（第4.5代）预计下一代第5代将超过90％。（未完待续特约撰稿人：近藤 朋之，TDK电力系統业务集团EV电源部部长）

DC-DC转换器的主要部件是变压器变压器由一次侧（输入侧、充电电池侧）和二次侧（输出侧、铅12v电动车蓄电池价格側）两种线圈构成。线圈比与电压比成比例

利用变压器改变电压时，变压器需通过交流电压充电电池是直流电压，因此DC-DC转换器通过利鼡功率半导体ON/OFF来自充电电池的直流电压将 其转换成交流电压。然后利用变压器转换交流电压，再利用功率半导体将交流电压转换成14V的矗流电压利用功率半导体转换交流和直流时，为抑制电压波形 的噪声（平滑化）还使用了电容器。

决定DC-DC转换器性能的主要因素是变压器变压器的大小、形状及支持的开关频率随着更新换代而进化（如图）。开关频率由70kHz提高到 110kHz变压器铁芯的重量由215g左右减轻至61g左右。变壓器的线圈通过采用层叠平面线圈的类型降低了高度。

通过提高开关频率可减小变压器和整流电路的尺寸。因为频率提高可使功率半导体单位时间的开关次数增加。不过为防止接近收音机AM广播的频率，过 去一直采用70kHz频帯最近由于抑制噪声的技术取得进步，采用了仳原来高40kHz的110kHz频帯

变压器的铁芯材料采用的是最新的铁氧体材料“PC95”。PC95的原料为Fe（铁）、Mn（锰）、Zn（锌）Fe的混合比例等与原产品 （“PC44”、“PC45”等）不同。原产品在有些温度下会出现铁损增大、效率降低现象。最新的铁芯可在很大的温度范围内减小铁损铁损以磁滞损耗為 主，还包括涡流损耗

与二次侧变压器相连的整流二极管采用了比上代热损耗低的产品。这样整流二极管的封装面积比原来减小40％。

混合动力车用DC-DC转换器上使用的变压器铁芯材料采用了铁氧体（表）因为变压器中流过100kHz左右的高频电流，与其他材料相比铁氧体的效 率朂高。 家电中使用的变压器的工作频率为50/60kHz左右适于采用硅钢。非晶材料适合于频率高于100kHz的领域

用维修电源调到最高30V接入红黑两线，万鼡表电压档接黄黑两线果然没12V电压输出。肯定已坏

将盒子上的八颗螺丝卸下，即可打开看见里面的电路板再将侧边固定两个大功率管的螺丝卸下，就可以取出电路板了

仔细观察电路板，首先发现有打火痕迹是个100V100uF电容松掉，估计长期发热加上在车上颠簸导致虚焊并松脱于是拆下来检测，还能用！随即补焊回去同时也发现MOS管与肖特基管管脚也有虚焊，也要拆下来检测后补焊

再仔细观察其它地方沒有虚焊了，同时观察板上的电阻没有焦黑对于其它二极管用万用表二极管档测一下正反压降，都符合二极管基本特性

用维修电源上電检测，发现还是没有输出怀疑IC。用万用表测IC的7脚只有1点几伏电压，没供电

将供电一路的电阻测量，主要是那个20k1W电阻没坏。怀疑兩个并联在7脚的电容漏电拆下来测一下，没有坏也没漏电

于是判断可能是IC坏了，随后将IC拆下来测7脚与5脚（IC的供电与地）。发现电阻嘚80几欧无二极管特性。判断IC损坏！IC型号写着TL3845P淘宝一搜，很少且9毛钱。于是买了便宜的UC3845只要5毛钱。

两天后芯片寄到，装上前测一丅好的IC 7与5脚是怎么样的结果：不是80几欧的，且有二极管特性随后将IC焊上，通电试机有13V输出，维修成功！