推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路在便攜式儲(chǔ)能中的應(yīng)用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）所謂推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路是一種常見(jiàn)的電力電子變換器電路結(jié)構(gòu)，主要用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電或用于調(diào)節(jié)直流電的電壓和電流。這種類型的電路廣泛應(yīng)用于逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源供應(yīng)器等場(chǎng)合。

通常，推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路包含兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)器件（如晶體管），它們成對(duì)工作，一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)則處于截止?fàn)顟B(tài)。這樣的結(jié)構(gòu)能夠有效地將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。同時(shí)電路中包含儲(chǔ)能元件，如電感和電容，它們用于存儲(chǔ)和釋放能量，以平滑輸出波形并提高效率。

而PWM技術(shù)，指的是脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）技術(shù)，可以用來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)間，從而控制輸出電壓的幅度和頻率。PWM技術(shù)可以通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值，同時(shí)保持較高的開(kāi)關(guān)頻率，以減少輸出紋波。

比較典型的推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路如全橋逆變器，使用四個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成橋式結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生正弦波或方波輸出；半橋逆變器，使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件加上一個(gè)中心抽頭電容器，同樣可以產(chǎn)生交流輸出；還有H橋逆變器，也是一種全橋結(jié)構(gòu)，能夠輸出正負(fù)兩極性的電壓。

工作原理上，這種電路就是在一個(gè)完整的PWM周期內(nèi)，開(kāi)關(guān)器件交替導(dǎo)通與截止。當(dāng)一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，能量從電源傳遞給負(fù)載或儲(chǔ)能元件；當(dāng)該開(kāi)關(guān)截止而另一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，能量從儲(chǔ)能元件傳遞給負(fù)載。最后通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間（即占空比），可以改變輸出電壓的有效值。

可以說(shuō)，推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路因其高效率、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及靈活的控制方式，在現(xiàn)代電力電子設(shè)備中占有重要地位。

推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路如何在便攜儲(chǔ)能設(shè)備中應(yīng)用？

從設(shè)計(jì)來(lái)看，便攜式儲(chǔ)能設(shè)備需要輕便、高效且能夠在各種環(huán)境下可靠運(yùn)行。而推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路的加入主要就是為了實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換和管理。

并且由于推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路本身的特點(diǎn)，可以被設(shè)計(jì)在逆變器、BMS、充電控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等產(chǎn)品中。

在逆變器的控制上，如基于GD32E505 MCU的圖騰柱無(wú)橋PFC變換器方案就是一個(gè)典型的應(yīng)用案例。這種類型的控制芯片能夠提供高性能的控制能力，適用于要求較高的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

比如充電控制器中，通常采用PWM技術(shù)來(lái)管理太陽(yáng)能板等外部電源對(duì)電池的充電過(guò)程。例如，最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器就使用PWM來(lái)調(diào)節(jié)充電電流，以最大化從太陽(yáng)能板提取的能量。

ADI公司的LT8491方案可以迅速實(shí)現(xiàn)高性能、高功率的太陽(yáng)能充電電路。該方案自帶高效的MPPT算法，不需要額外的專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)。

如果便攜式儲(chǔ)能設(shè)備包含了電動(dòng)工具或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景，那么PWM功率驅(qū)動(dòng)電路也可以用來(lái)控制電機(jī)的速度和扭矩。例如，在便攜式工具中，PWM技術(shù)可以通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)精確控制電機(jī)的功率輸入。

此外，還有如集創(chuàng)北方推出了多款PWM恒流輸出LED顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片，如ICND2153、ICND1063和ICND1065等。這些驅(qū)動(dòng)芯片特別適用于需要高精度電流控制的應(yīng)用，如LED顯示屏，同時(shí)也適用于需要精確電流調(diào)節(jié)的便攜式儲(chǔ)能應(yīng)用。

比亞成微電子的SM7025也是一款采用電流模式PWM控制方式的功率開(kāi)關(guān)芯片，該芯片集成高壓啟動(dòng)電路和高壓功率管，適用于低成本開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，提供高性價(jià)比的解決方案。

可以看到大多數(shù)方案都強(qiáng)調(diào)高效率，這對(duì)于便攜式儲(chǔ)能設(shè)備尤為重要，因?yàn)檫@直接關(guān)系到電池壽命和續(xù)航能力。而現(xiàn)代的控制芯片往往高度集成，包括模擬前端、數(shù)字信號(hào)處理單元和保護(hù)電路等功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提高了可靠性。并且支持多種控制模式，如PID控制、MPPT等，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

小結(jié)

推拉儲(chǔ)能式PWM功率驅(qū)動(dòng)電路因其高效率、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及靈活的控制方式，在現(xiàn)代電力電子設(shè)備中占有重要地位。而在便攜式儲(chǔ)能中，不僅可以提高產(chǎn)品能量轉(zhuǎn)換效率，還能確保設(shè)備的可靠性和安全性。