電氣化帶來的經濟效益和生活質量提升推動了高壓至48V DC-DC轉換科技在眾多市場中的應用。隨著電池電壓的增加，集成高壓至48V轉換的電源模組在電動汽車和其他應用中變得越來越普遍。瞭解雙向固定比率母線轉換器模組如何最佳化這些系統中的供電。
在多個行業中機器電氣化所帶來的全新且具有挑戰性的使用場景中，高功率密度的雙向DC-DC轉換器是理想的解決方案。本文介紹了高效的固定比率DC-DC轉換器模組如何支援瞬態回收負載，而無需昂貴且複雜的液冷系統。
電氣化，即全社會從化石燃料驅動的機器轉向電力驅動的趨勢，正在席捲所有工業、車輛以及航空航太/國防裝置領域。推動這一趨勢的經濟和文化因素廣為人知且是普遍公認的。電氣化既有環保優勢(例如減少相關的碳排放)，也帶來了關鍵的效能提升優勢，例如大扭矩電機能夠提升電動汽車的加速效能。
電氣裝置和電動汽車通常使用從270 V到高達1000 V的高壓直流電，以減少電源與負載間母線或線纜的功率損耗。高壓系統還能實現高水準的機械力轉換，包括線性位移和旋轉位移。
DC-DC轉換器在將高壓轉換為低壓方面扮演著關鍵角色，支持隔離或非隔離、穩壓及反向操作，廣泛應用於電動汽車、資料中心、通訊系統及各類工業設備中。這些電源轉換器可以透過分立式元件或模組化封裝形式實現。本文重點討論DC-DC轉換器電源模組。
以前，占主導地位的直流子系統供電網路電壓為12 V。而過去大約10年中，隨著負載功率需求的激增及遵從安全特低電壓(SELV)安全標準的必要性，整個行業開始向48 V(資料中心中為54 V)過渡，催生了高壓至48 Vdc轉換器。在這一子系統供電網路電壓演變的同時，業界開始採用以48 V為中心的DC-DC轉換器電源模組。這些模組具有諸多優勢，包括易用性、高功率密度、功率可擴充性和輕量化設計，而且支持能量回收。
電解電池採用快速反覆運算的多種化學技術，經常用作高壓與低壓直流電源，顯然是移動和手持應用的理想選擇。從鉛酸電池到最新的鈉離子和石墨烯電池，以及現代超級電容器，大多數類型的電池均可充電，因此支援再生能量系統，預計將在全球範圍內實現巨大的節能效益。
目前，電動汽車中常用電池組的標稱電壓為400 VDC和800 VDC。將來，在能量密度不斷提高的趨勢推動下，800 V電池組或將占據主導地位。輕度混合動力汽車通常使用48 VDC電池，部分廠商則選用12 VDC多電芯電池組。電動汽車不僅包括乘用車，還涵蓋工業和農用車輛以及各類休閒載具平台。這些車輛類型的電動版本在最終使用者體驗方面往往優於內燃機車型。
更高的電壓能夠以較低的電流輸出相同的功率。由於配電功率損耗與電流的平方成正比，因此在高功率應用中，可以透過使用更高的配電電壓來減少由母線和電纜電阻引起的傳導損耗。48 VDC供電網路中使用的母線和電纜比12 VDC供電網路中所用的線纜更細、更輕，因此成本更低。
先進的48 V電源模組憑藉其技術能力，正在解鎖新的效率和效能水準。例如，BCM6135是一個固定比率隔離式母線轉換器電源模組系列，集成了磁性元件，設計本身具有雙向轉換功能，支援再生電池應用。
該系列包含一種額定穩態功率為2.5 kW的模組，其比率轉換“K因數”為1/16，用於將標稱800 V的電壓轉換為50 V。該模組採用先進的電路拓撲和零電壓開關及零電流開關技術，其峰值效率高達97.3%。在峰值功率為3.1 kW時，這些熱量需要透過適當的熱管理進行散熱。它的體積功率密度高達159kW/L，模組重量為58 g，連續品質功率密度為43.1 W/g。
BCM6135支援暫態雙向啟動和穩態運行。此外，它可用作電容倍增器，將高壓母線上的大容量電容按K因數的平方縮放到低壓母線。該特性節省了低壓母線上原本所需的旁路電容或大容量電容的成本、重量和空間。
在70 °C的高溫環境中，輸出電流為50 A、輸出電壓為48 V的情況下，BCM6135的轉換效率通常為97.3%。這種高壓至48 V電源轉換模組常用于持續負載應用，但也非常適合瞬態脈衝負載應用，且有可能使用被動冷卻。再生電動汽車主動懸架是一個具有瞬態特性的典型雙向使用場景。
BCM6135型號的保證峰值額定功率為3.1 kW，持續時間為20 ms，工作週期25%。為主動懸架開發應用級峰值功率規格是一項非常複雜的工作，因為最壞情況下的路況、冷卻方法、尺寸、重量和成本限制目標的變化可能非常大。
實驗結果表明，在密封外殼的工作溫度範圍內，使用被動冷卻散熱器時，BCM6135可支援1.3 kW的平均功率，持續30秒。這些結果顯示，BCM6135可能滿足某些主動懸架的設計要求。
