全新DAB数字电源方案发布：96.8%超高效率+全负载软开关技术

发布时间：2025-06-20 阅读量：897 来源: 我爱方案网作者: bebop

传统模拟控制的DAB拓扑受限于固定电感感量与单移相调制（SPS），在电压不匹配工况下存在电流应力大、轻载软开关范围窄、效率骤降等问题。

而基于数字控制的双有源桥方案，通过三重移相（TPS）调制与自适应电感感量切换技术，重构了功率传输特性：TPS控制引入原/副边桥臂移相角自由度，结合高频数字控制器（如HRPWM 130ps分辨率）实现全工况ZVS/ZCS软开关，电流应力降低30%以上，轻载效率提升达8%。

在此背景下，我爱方案网推荐基于小华HC32F334数字控制器开发的双向DC/DC双有源桥(DAB,Dual Active Bridge)参考设计，方案具有响应速度快，系统效率高等优点，且在全负载范围内实现所有开关管软开关，最高效率高达96.8%。

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随着新能源需求的增加，大功率双向直流变换器受到越来越多的关注，双有源桥以其卓越的双向性能在新能源汽车、电力电子变压器、可再生能源发电等场合有着重要的应用。小华半导体基于HC32F334控制器推出了双有源桥DAB应用方案，其主要规格参数如下表所示：

表1 DAB方案规格参数

传统的DAB调制策略为单移相控制(SPS)，仅通过调节两侧H桥输出交流方波之间的移相角来控制功率的流动。SPS控制操作简单，并且能够实现重载状态下所有开关管的零电压开通，当电压传输比为1时，可以实现全功率范围内的ZVS。但当DAB的电压传输比不等于1时，在轻载状态下部分开关管将会失去ZVS特性，且SPS控制下电流应力大，进一步导致系统效率降低。

本参考设计为了优化控制，采用三重移相控制(TPS)，引入了原边和副边的内移相这两个控制自由度，通过求得局部最优解实现所有开关管软开关特性以及最小电流应力，提高了系统效率。小华HC32F334数字电源控制器有丰富的模拟资源和HRPWM灵活发波模块，完全自主开发设计，支持12路130ps高精度HRPWM，特别支持相位寄存器高精度，很好的支持DAB移相控制的实现。

双有源桥DAB的拓扑结构和基于HC32F334的方案框图如图1.1所示。

图1.1 小华DAB方案控制框图

该方案主要实验结果如下所示。

图1.2 DAB参考设计实验结果

方案的主要优势与特点概要总结如下表2所示。

表2 DAB方案优势与特点

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方案采用互感器检测正、负向电流实现整流管OCP保护以及续流管负电流关断，同时实现交错控制。图5为满载电流交错以及主管实现ZVS的情况。图6为参考方案的THD、PF值以及效率曲线。参考方案的THD与PF值指标满足更加严格的M_CRPS标准。

图 5 Vin>Vout/2下的ZVS实现以及电感电流交错波形

图 6 额定220V输入下THD曲线(左轴)和PF值(右轴)以及不同输入下的效率曲线

方案特色：

• 输入电压：AC 176-264V

• 输出电压：DC 420V

• 功率：1600W

• 峰值效率：98.5%

• 频率范围：22.2kHz-300kHz

• PFC功率因素：峰值0.999

• THDI：2.5%@220V

小华HC32F334 3kW 两相交错全桥LLC方案（参考设计）

方案简介：

交错式LLC电源拓扑能大幅度降低LLC输出电流纹波，可以减少输出侧滤波电容，从而减少系统体积；扩大单相LLC变换器的输出功率容量，相比直接并联，多相交错后相间易于均流；轻负载时还可以以单相全桥模式工作。所以已经广泛应用在中大功率工业领域。小华HC32F334专用数字电源控制器结合了交错LLC的发波时序和保护需求，完全自主开发设计，支持12路130ps高精度HRPWM。

方案特色：

输入电压：DC 380-420V

输出电压：DC 48V

功率：3000W

峰值效率：97%

谐振频率：132K

两相均流度：＞95%

输出纹波：＜1%

应用场景：

AC/DC、DC/DC数字电源应用，如通信与服务器电源、砖块电源、微逆、充电桩DC/DC等。

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