双有源全桥（DAB）直流变换器：V2G/L 应用的高效双向能量枢纽

双有源全桥（DAB）直流变换器是 V2G（车辆到电网）、V2L（车辆到负载）及光储充一体化场景的核心能量转换单元，凭借双向高效传输、宽电压适配、高功率密度等优势，成为连接电动汽车、储能系统与电网的关键枢纽。ST 推出的 25kW DAB 解决方案，整合 SiC 器件、高精度 MCU 与专用驱动，实现 > 98% 峰值效率，完美适配中大功率双向能量管理需求。

资料获取：双有源全桥直流变换器助力V2G/L应用

1. DAB 拓扑核心优势：为何成为 V2G/L 首选

相较于传统 Buck-Boost、CLLC 拓扑，DAB 在双向直流变换中具备不可替代的优势：

软开关范围广：全负载区间支持 ZVS（零电压导通），开关损耗极低，100kHz 高频下仍能保持高效；
电压增益灵活：通过匝数比与移相控制，适配宽输入 / 输出电压范围（如 ST 方案输入 720~880V、输出 250~500V），兼容不同车型与电网规格；
控制复杂度低：单移相控制即可实现双向能量传输，无需复杂谐振参数调试；
抗干扰能力强：对寄生参数敏感度低，硬件布局容错率高，适合工业量产场景；
功率密度高：拓扑结构紧凑，可集成高频变压器与传输电感，减少器件数量。

2. 工作原理：双向传输与软开关实现

DAB 的核心是 “原边全桥 + 高频变压器 + 传输电感 + 副边全桥” 的对称结构，通过移相控制实现能量双向流动：

2.1 核心工作模态（单移相控制）

正向传输（如 V2G 放电）：原边全桥通过移相角控制输出方波电压，副边全桥配合相位差，使电感能量正向传递至副边；
反向传输（如电网充电至车辆）：切换副边全桥相位，电感能量反向回流，实现双向无感知切换；
关键阶段：全周期分为电感充放电、ZVS 导通等 6 个模态，确保开关器件在电压近似为 0 时导通，大幅降低损耗。

2.2 ZVS 软开关条件

不同开关器件需满足特定电流方向即可实现零电压导通：

S1/S4/Q2/Q3 导通：需电感电流 i_L < 0；
S2/S3/Q1/Q4 导通：需电感电流 i_L > 0；
优势：避免开关管硬导通产生的电压尖峰，提升系统可靠性与效率。

3. ST 25kW DAB 解决方案：硬软件协同优化

ST 针对 V2G/L 场景推出的 25kW DAB 方案，实现 “高效 + 可靠 + 易扩展” 的核心诉求：

3.1 关键性能参数

输入电压：720~880V（适配 800V 车载平台）；
输出电压：250~500V（兼容电网与负载需求）；
峰值效率：>98%；
开关频率：100kHz；
功率密度：依托 SiC 器件与紧凑拓扑，实现高集成度设计。

3.2 核心器件选型

功率器件：ACEPACK 系列 SiC MOSFET 模块（如 A2F12M12W2-F1、A2H6M12W3-F），1200V 耐压，导通电阻低至 6mΩ，高频性能优异；
栅极驱动：STGAP2SICS 专用驱动器，适配 SiC 器件，抗扰性强；
控制核心：STM32G474 MCU，170MHz Cortex-M4 内核，集成 184ps 高精度 PWM、4Msps ADC，支持复杂控制算法与实时采样。

3.3 模块化扩展方式

支持多模块组合适配更高功率或特殊电压需求：

ISOS（输入串联 + 输出串联）：适配高压电源、高铁等场景；
IPOS（输入并联 + 输出串联）：适配太阳能光伏、燃料电池；
IPOP（输入并联 + 输出并联）：适配多相 Buck 等简单拓扑；
ISOP（输入串联 + 输出并联）：适配高压直流微网、电动汽车充电。

4. 关键设计：变压器与电感选型

DAB 的性能核心依赖高频变压器与传输电感的优化设计：

4.1 变压器设计要点

材料选择：采用高频铁氧体材料，适配 100kHz 开关频率，降低铁损；
匝数比计算：需匹配原副边电压范围，公式为
集成特性：整合漏感与传输电感功能，减少器件数量，提升功率密度。

4.2 传输电感计算

根据功率、频率与移相角，公式为
需平衡电感值与电流纹波，确保软开关条件满足。

5. 客户支持流程：从立项到量产全链路赋能

ST 为 DAB 方案提供全周期技术支持，降低客户开发门槛：

立项阶段：提供方案文档与需求评估，签订 NDA 保密协议；
硬件设计：提供原理图、PCB 参考设计，复核客户硬件方案；
Demo 板测试：提供 25kW Demo 板，协助客户验证效率、功率等关键性能；
样机调试：释放部分开源代码，协助软件调试，签订 SLA 协议；
量产阶段：提供全开源代码与量产支持，要求客户核心用料采用 ST 产品。

DAB 直流变换器以其双向高效、宽电压适配、高可靠性的特性，成为 V2G/L、光储充等场景的核心解决方案。ST 25kW 方案通过 SiC 器件、高精度 MCU 与专用驱动的协同优化，实现 > 98% 峰值效率与 100kHz 高频运行，配合模块化扩展与全周期客户支持，大幅降低中大功率双向能量转换系统的开发门槛。