【電動汽車拆解】DC-DC轉換器（六）：DC-DC轉換器的性能
DC-DC轉換器的性能
DC-DC轉換器的主要部件是變壓器。變壓器由一次側（輸入側、充電電池側）和二次側（輸出側、鉛蓄電池側）兩種線圈構成。線圈比與電壓比成比例。
利用變壓器改變電壓時，變壓器需通過交流電壓。充電電池是直流電壓，因此DC-DC轉換器通過利用功率半導體ON/OFF來自充電電池的直流電壓，將其轉換成交流電壓。然後，利用變壓器轉換交流電壓，再利用功率半導體將交流電壓轉換成14V的直流電壓。利用功率半導體轉換交流和直流時，為抑制電壓波形的噪音（平滑化），還使用了電容器。
決定DC-DC轉換器性能的主要因素是變壓器。變壓器的大小、形狀及支援的開關頻率隨著更新換代而進化（圖9）。開關頻率由70kHz提高到110kHz，變壓器鐵芯的重量由215g左右減輕至61g左右。變壓器的線圈通過採用層疊平面線圈的類型，降低了高度。
通過提高開關頻率，可減小變壓器和整流電路的尺寸。因為頻率提高，可使功率半導體單位時間的開關次數增加。不過，為防止接近收音機AM廣播的頻率，過去一直採用70kHz頻帯。最近由於抑制噪音的技術取得進步，採用了比原來高40kHz的110kHz頻帯。
變壓器的鐵芯材料採用的是最新的鐵氧體材料“PC95”。PC95的原料為Fe（鐵）、Mn（錳）、Zn（鋅）。Fe的混合比例等與原產品（“PC44”、“PC45”等）不同。原產品在有些溫度下，會出現鐵損增大、效率降低現象。最新的鐵芯可在很大的溫度範圍內減小鐵損。鐵損以磁滯損耗為主，還包括渦流損耗。
與二次側變壓器相連的整流二極體採用了比上代熱損耗低的產品。這樣，整流二極體的封裝面積比原來減小40％。
混合動力車用DC-DC轉換器上使用的變壓器鐵芯材料採用了鐵氧體（表）。因為變壓器中流過100kHz左右的高頻電流，與其他材料相比，鐵氧體的效率最高。
家電中使用的變壓器的工作頻率為50/60kHz左右，適於採用矽鋼。非晶材料適合於頻率高於100kHz的領域。（全文完，特約撰稿人：近藤朋之，TDK電力系統業務集團EV電源部部長）
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【電動汽車拆解】DC-DC轉換器（六）：DC-DC轉換器的性能
2009/11/02 00:00
DC-DC轉換器的性能
DC-DC轉換器的主要部件是變壓器。變壓器由一次側（輸入側、充電電池側）和二次側（輸出側、鉛蓄電池側）兩種線圈構成。線圈比與電壓比成比例。
利用變壓器改變電壓時，變壓器需通過交流電壓。充電電池是直流電壓，因此DC-DC轉換器通過利用功率半導體ON/OFF來自充電電池的直流電壓，將其轉換成交流電壓。然後，利用變壓器轉換交流電壓，再利用功率半導體將交流電壓轉換成14V的直流電壓。利用功率半導體轉換交流和直流時，為抑制電壓波形的噪音（平滑化），還使用了電容器。
決定DC-DC轉換器性能的主要因素是變壓器。變壓器的大小、形狀及支援的開關頻率隨著更新換代而進化（圖9）。開關頻率由70kHz提高到110kHz，變壓器鐵芯的重量由215g左右減輕至61g左右。變壓器的線圈通過採用層疊平面線圈的類型，降低了高度。
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| 圖9：變壓器鐵芯逐代進化（a）產品越新（PC95），溫度特性越高。（b）隨著產品更新換代，重量減輕、能量效率提高、進化成易於散熱的形狀。（點擊放大） |
通過提高開關頻率，可減小變壓器和整流電路的尺寸。因為頻率提高，可使功率半導體單位時間的開關次數增加。不過，為防止接近收音機AM廣播的頻率，過去一直採用70kHz頻帯。最近由於抑制噪音的技術取得進步，採用了比原來高40kHz的110kHz頻帯。
變壓器的鐵芯材料採用的是最新的鐵氧體材料“PC95”。PC95的原料為Fe（鐵）、Mn（錳）、Zn（鋅）。Fe的混合比例等與原產品（“PC44”、“PC45”等）不同。原產品在有些溫度下，會出現鐵損增大、效率降低現象。最新的鐵芯可在很大的溫度範圍內減小鐵損。鐵損以磁滯損耗為主，還包括渦流損耗。
與二次側變壓器相連的整流二極體採用了比上代熱損耗低的產品。這樣，整流二極體的封裝面積比原來減小40％。
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| 表 DC-DC轉換器的變壓器鐵芯材料鐵氧體在鐵損和成本方面佔優勢。（點擊放大） |
家電中使用的變壓器的工作頻率為50/60kHz左右，適於採用矽鋼。非晶材料適合於頻率高於100kHz的領域。（全文完，特約撰稿人：近藤朋之，TDK電力系統業務集團EV電源部部長）
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