由于经济利益和电气化引起的更好的生活质量，高压（HV）已应用于许多市场中的48 V DC-DC转换技术。随着电池电压的增加，构成48 V转换中电压的进料模块在电动汽车和其他应用中变得越来越普遍。了解双向固定关系总线转换器模块如何优化电源。 DC-DC转换器双向高功率密度是由多个行业机械电气引起的新的和挑战性使用方案的理想解决方案。本文解释了固定的DC-DC转换器模块如何在不需要昂贵且复杂的液体冷却系统的情况下接收瞬态负载恢复。电气化是社会的一种趋势，它会改变由电力燃料驱动的腐烂机械，消除所有行业，车辆和航空航天/防守者。推动这一趋势的经济和文化因素是众所周知的，一般认可。电气化具有环境优势（例如减少相关的碳排放），还具有关键的性能好处，例如可以提高电动汽车加速性能的大型扭矩引擎。电气设备和电动汽车通常使用高电压直流从270 V到1000 V，以减少电源和负载之间的公共汽车或电缆的能量损失（包括线性/旋转电动机，执行器，传感器，传感器，处理器和低压调节器，例如负载点）。高压系统还可以实现高水平的机械力转化率，例如线性和旋转位移。 The convertidores DC-DC desempeñan un papel importante en la conversión de altos voltajes en bajos voltajes y soporte de operación aislada o no separada, regulatoria y inversa, y se utilizan ampliamente en vehículos eléctricos, centros de datos, sistemas de comunicación y una Variedad de Equipos Industriales。这些能源公司可以在单独的组件或模块化软件包中实现Nverters。本文重点关注DC-DC转换器的功率模块。前部，El Voltaje Dominante de la Red de Potencia del sistema dc（pdn）Era de 12 V. Cambiado A 48 V（54 V en Centros de Datos）Y 48 VCHEMOS CAMBIADO A ALTO ALTO VOLTAJE Al Convertidor。 Laevolucióndevoltaje de esta de Potencia del sistema（pdn）ha comenzado A AdvisionarMódulosde Pottencia del Convertidor dc-dc centrado en alrededor占48 V，这些v andor e an a alrededor提供了许多优势，提供了许多优势，包括易于使用，高功率，能源能源，能源能源，能源可恢复能力，重新恢复能量，重新恢复能量，重新恢复能量，可回收能力，重新恢复能力，可回收。 1在电解电池中，高压直流加速器在工业，汽车和基础设备中的应用ES多种化学技术，通常用作高压CC电源和低压。从铅酸电池到最新的钠和石墨烯电池再到最后的Superc Forn，大多数类型的电池都是可充电的，它支持可再生能源系统，这些可再生能源系统有望在全球范围内实现巨大的能源节省。当前，电动汽车常用的电池套件的名义电压为400 VDC和800 VCC。将来，800 V的蝙蝠Packagesrías可能以更高的能量密度的趋势来控制。轻型混合动力汽车通常使用48个VDC电池，但一些制造商选择12个VDC多细胞电池套件。电动汽车不仅涵盖了乘用车，还包括工业和农业车辆（包括挖掘机和拖拉机等工程车辆）和各种休闲车平台（个人水运输，四轮摩托车，雪摩托车，摩托车，E摩托车，E，E。TC。）。除了有限范围和较长负载时间的不便之外，这些类型的车辆倾向于在最终用户体验（例如加速性能，扭矩输出和驱动质量）方面克服内燃机模型。 2为什么48VDC电源取代12VDC电源？ Volhigher Taje可以为较低电流产生相同的功率。分布式功率损耗（通常使用铜或铝制总线或电缆）与电流的平方（P =I²R）成正比，因此在高功率应用中，可以使用较高的分布电压来减少由总线阻力和电缆引起的巨大驾驶损失。电缆表和电缆栏是根据当前承载人的容量（AMPS容量）确定的。电压是增加的4倍，电流降低4倍，这对尺寸，重量和成本产生了很大的影响。例如，要执行200A电流，铜总线的横截面区域必须达到大约约0.0625平方英寸。要执行800A电流，横截面面积必须达到约0.3125平方英尺，这是五次的差异。在48 VDC的能源网络中使用的公共汽车和电缆比12 VDC喂养网络中使用的公共汽车更薄，更轻，这使它们更便宜。 3验证固定比较转换器模块的使用以实现高电压到48 V转换。高级48V电源模块由于其技术能力而释放了新的效率和性能水平。例如，VICOR BCM6135是一组来自固定分离总线转换器（4242 V）的食物来源，该食物具有双向转换功能，以整合磁性组件并接收可回收的电池应用。该系列由一个模块组成，具有2.5 kW 2.5 kW的固定状态功率，将800 V的标称电压转换为50V。输入功率的2.7％变为热量损失（大约2.7％x 2.5 kW的热功率）。因为最大功率OF3.1kW和设备高度温度（TCASE）保持在70°C，这些热量需要通过足够的热管理散热。它的体积功率密度最高为159kW/L（模块的大小为61.3 mm x 35.4 mm x 7.3 mm）;该模块重58 g，连续的质量功率密度为43.1W/g。 BCM6135（如图1所示）承认即时双向激活和固定状态操作。此外，它可以用作电容乘数，将高压总线（HI）的巨大电容爬到低压总线（LO），其平方为k（16²= 256）。此功能节省了派生电容器或低压总线所需的大容量电容器的成本，重量和空间。图1 BCM6135总线转换器模块是最高的是该BCM的开关频率，阶​​跃的暂时性非常快速载荷（DI/DT）为8 mA/s。因此，替换辅助电池和超级助理以提供高性能在苛刻的应用中，例如电动汽车，计算和接纳瞬时加载步骤。 BCM的输入电压范围很大（520V-920V），并且可以接受广泛的CC电压分配标准。宽输入电压范围是BCM中使用的专利振幅拓扑转换器（SAC™）的特性之一。广泛的输入电压范围非常重要。这在德国汽车行业协会（VDA）的建议中得到了很好的解释。 VDA 320 "ELECTRICAL AND ELECTRONIC COMPONENTS OF AGEMENT - 48V Automotive Power Source - Requirements and Tests" (January 20, 2025, Edition 2025) is also known as LV 148. This guide recommends that the battery admits an Operational Voltage range ILimitated between 36v and 52v and a limited operational mode between 24V and 54v (see Figure 2).图2 48 VDA 320 48 VDC的电压范围建议（图像来源：VDA）薄（7.3毫米）BCM6135模块系列使用过载和涂料过程s可以改善热敏性，并通过表面安装端子或通过孔的销钉进行保护和互连。 3D（3DI）互连CHIP™互连软件包具有热电阻和高热加速度，包括将散热器连接到冷板的共面热界面。 4没有主动冷却的能量回收在70°C的高温环境中积极悬浮，输出电流为50 A，输出电压为48 V，而BCM6135的转换效率通常为97.3％。此高压电源转换模块通常用于连续负载应用中，但它也是理想的临时脉冲负载应用，可以根据货物脉冲工作周期允许被动冷却（不需要强制空气或液体冷却）。可回收电动汽车的主动悬架（可以与滚动的主动控制结合）是典型的双向使用方案Al属性。仅当激活坑洼和坑洼时，积极悬浮的线性发动机才能激活。使用最大功率转换指标对这些系统应用进行建模和最佳描述。过去的大小，重量和成本限制的事件12 VDC不足以驱动主动悬架引擎。应当指出，电动汽车的800 VCC主电池可用于喂养主动悬架子系统，但应考虑到将800 VCC的能源连接到车辆限制将降低安全性，尤其是PSO，尤其是第一响应者参与事故救援。该BCM6135模型的最大评分为3.1 kW，周期为20 ms和25％的工作周期。这适用于低端操作电压范围（即低线操作，完全连续的操作范围从17 V到57.5 V）。如预期的那样，如果临时需求继续，从长远来看，最大产量将减少。最大力量的发展主动悬架的应用级别的规格是一项非常复杂的任务，因为最糟糕的道路条件，冷却方法，大小，重量和成本限制目标差异很大。但是，为了最大程度地减少尺寸，重量和成本，汽车制造商经常使用被动散热方法（即无需风扇或循环流体冷却板的强迫空气冷却）在DC-DC子系统的主动悬架子系统中散发热量。为了满足这些设计限制，挑战是确保能量转换器模块满足最大临时负载要求，而不会过热和关闭模块。 BCM6135的两侧都是电镀式镀料，理想情况下，散热器必须同时接触包装的两侧。该模块的热容量为44.5 J/K包装，并配备了内部温度传感器，并结合了双层热模型，以估算内部MOSFET的最高“联合”温度，如图所示图3和4。使用内部模块温度的热容量，估计的热容量可以在临时热事件中计算模块热时间的热常数。这个时间常数是热容量和热电阻的产物。假设产品在临时热事件（整个模块）中始终保持均匀的温度，则计算了产品数据上列出的热容量值。这是一个线性简化，但是产品设计人员可以在产品设计周期的早期进行。它可以快速估计产品温度随时间变化。均匀的内部温度简化过程还意味着，当使用散热器在两侧冷却48 V的功率模块时，恒定的热时间更好地反映了产品的实际产品。例如，图5显示了模拟BCM6135的热电阻的等效电路。电阻与热R相似瓦特[°C/w]以摄氏度为单位。当前的来源类似于瓦特的热源。电压源以摄氏度[°C]发现，类似于该电路模型中的温度源。图5：热模型BCM6135的等效电路假设包装的上部和下部为凉爽的44.5J/k，而在连续的重复脉冲中，dysipa模块的功率为130W。该电路的仿真结果如图6所示。工作条件如下：VHI为520，VLO为32.5，低峰值输出电流为80 A（最大输出功率为2.6 kW）。在第一个功率脉冲期间，最大内部温度升高至约90°C。以下脉冲显示最大内部温度升高至约115°C。lolo l.s lo l.s重复脉冲表明，最大内部温度在大约115°C下保持约115°C。modynamics simulated in the following operating conditions: VHI is 520, vlo is 32.5 and the lowest maximum output current is 80 A. The first power pulse indicates that the maximum internal temperature increases to approximately 90 ° C and then to approximately 115 ° C. The repeated pulses show Internal to approximately 115 ° C. Modules should always be applied to verify the estimated transitional performance by adequately design the hot convection heat dissipator. 6临床测试的结果BCM6135本身具有双向转换功能，使您可以立即更改工作地址。模块的转化效率与当前流动的方向无关。在应用程序繁殖悬架ón中，800 V电池是当前的源。当车辆在平坦的道路上行驶时，悬架管理引擎是48 V负载。当车辆穿过颠簸部分时，悬架中的发动机变成了暂时性ATOR（压缩）和BCM下侧的电压增加了800 V电池电压，该电压除以转换系数K（在此应用中k = 1/16）。这种电势差会导致总线转换器在没有内部环路控制器干预的情况下更改当前流动方向。 800 V电池暂时加载（反弹），并通过携带电池管理系统电路来恢复能量。当颠簸部分引起的位移逐渐消失时，总线转换器再次降低了800 V电池，为悬架系统的线性发动机提供了能量。所有这些操作都不需要车辆上的处理器干预。这些悬架单元的频率范围约为1 Hz至10 Hz。奇怪的是，道路表面的起伏与总线转换器的负载通道响应的动力学基本相似。总线转换器DET的高和低侧之间的电势差增强幅度和当前方向。想象一下，低侧的负载是一个被动载荷（例如电阻），并且电池的电池电池的电池在顶部有800 V。 BCM等同于A = 1/16变压器，在低侧产生50 V电位。电流通过电阻，其大小由施加到电阻的电压确定。当将51 V电源添加到较低侧和电阻时，更换BCM（50 V）及其供应（51 V）之间的电势差。（-1 V），电流开始反向流动。该电流的大小是电池的内部电阻和总路线。这是将BCM的高侧连接到800 V电源的直观，将低侧连接到双向电源。当更改双向电源电压在±100 mV时，电流在方向上交替流动，最大电流的大小除以100 mV，除以BCM输出电阻。当总线转换器的输出阻抗为25MΩ时，这些假设产生的最大双向电流约为4（如图7所示）。图7 Roscope总线转换器的双向流速：将双向电源电压更改为±100 mV时，总线转换器电流在两个方向上交替流动，最大电流将100 mV除以BCM的输出阻抗。总线转换器的预防能力通常为25MΩ，因此在这些假设下，我们可以在临床测试中获得大约4 A.的双向峰值电流（见图8），BCM6135峰为60毫秒的最大功率为4 kW（80至50 v），这表明模块化在动力学下具有极好的热量。图8示波器屏幕捕获：4KW持续60毫秒。 BCM6135的最大功率为4kW（80a至50V）和临床测试，表明模块化设计在DYNA下具有出色的热稳定性麦克风负载。在第二次临床研究（如图9所示）中，负载从16升至80 a的工作周期（16至900毫秒和80 ms和80至100 ms）。工作条件为520 VHI和32.5 VLO，这是BCM6135支持的电压范围的下端。平均功率为720 W（22至32.5 V）。在30分钟（1800秒）的测试中，内部传感器的“阅读温度”（联合的代理温度指数）表示稳定的状态温度约为100°C。测试配置使用一种无​​源冷却方法，用于单个侧散热器。这也证明了客观被动冷却应用的可行性。图9。对于一只手1800秒后100°C的固定状态的温度测量值（见图10），平均功率增加到1.1 kW（22至50 V）。该测试的工作条件为800 VHI和50 VLO。这是BCM6135支持的电压范围的上端。负载从17.5变为70 A，工作周期为10％（17.5至900 ms，70至100 ms）。在7.5分钟的测试时间内，通过传感器测量的内部温度为100°C，仍然增加（未达到稳定状态）。但是，7.5分钟（450秒）的周期超过20秒。因此，这是一个积极的迹象，即BCM6135可以满足主动悬架的一些设计要求。图10平均输出功率为1.1 kW，450秒后读取的非稳定状态温度为100°C（使用单个散热器）。最后，实验结果表明，BCM6135可以在密封房屋的工作温度范围内使用被动冷却散热器时，平均功率为1.3kW 30秒。主动悬架设计目标包括道路条件的假设（缓解幅度和可以缓解的孔的持续时间）。这些假设直接影响最大功率功能DC-DC转换器所需的元素。线性发动机的电磁特性也影响了DC-DC转换器的要求。但是，BCM6135是当今主动悬架（Active DC-DC转换器抗滚动控制的活动）中必不可少的总线转换器模块。 7结论电气化具有改善明显的经济和生活质量的优势，促进了在全球所有类型的设备中使用高压转换48 V DC-DC的使用。电池电压的增加以及48 V的低压总线的普及导致了在电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）中更大程度地使用将高压模块集成到48 V电源模块中。下一代双向固定关系总线转换器模块具有出色的电耗电性能，并且可以满足临时再生应用的严格要求，例如电子中的主动悬架系统IC车辆。本文档中提出的结果施加的冷却研究非常重要，因为该行业正在加速采用更昂贵的液化能源系统。批准的作者想真诚地感谢维科尔的同事在写作过程中的帮助，尤其是哈里斯·莫希迪诺维奇（Harris Mohedinovic），说唱Nguyen和Alexander Paradis。 M. H. Ahmed，F。C. Lee，Q。Li和M. D. Rooij，LLC转换器的优化不是标准的，其集成的磁成分为48V VRM，2019 IEEE能量转换会议和Expo（ECCE），Baltimore，Baltimore，MD，MD，M.关键字：{绕组;传输线矩阵方法。矩阵转换器；周期性结构；冷凝器；电流密度；磁成分； LLC; 48V VRM;集成的磁成分。矩阵变压器} p。 Xu和F. Lee，“使用新组件的高输入调节器模块的设计是集成磁性的”，APEC2001。第16°IEEEE会议和博览会选举电源的ronic（目录编号01CH37181），加利福尼亚州，美国，Anaheim，NYA，2001年，第262-267页，第1卷。 1，doi：10.1109/apec.2001.91165。电压调节。