在信息系統(tǒng)中，例如數(shù)據(jù)中心，遇到電力中斷時，系統(tǒng)通常需要在幾分鐘內(nèi)持續(xù)運行，隨后由備用電源，如發(fā)電機，恢復(fù)供電。高效的DC-DC轉(zhuǎn)換器在這種情況下扮演著電池備份系統(tǒng)（BBU）的接口角色。此時，為了維護設(shè)備的運轉(zhuǎn)，通常會使用電池組，其上的壓降需要通過電源轉(zhuǎn)換接口來調(diào)整，以保持適當(dāng)?shù)目偩€電壓。此外，電池組還需供電以補償事件后的能量損耗。如果單一的雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器可以同時承擔(dān)電池充電和總線接口的功能，那么它將在成本和尺寸上帶來顯著的優(yōu)勢。

雙向DC-DC變換器不僅能夠從輸入端向輸出端傳輸功率，還能從輸出端回流至輸入端。這種變換器的輸出狀態(tài)可以在電壓-電流（Vo-Io）平面的第一和第二象限內(nèi)變化，即使在輸入和輸出端口互換的情況下仍能完成電壓變換功能。這樣的雙向功能實際上等同于將兩個單向DC-DC變換器結(jié)合在一起，使得在需要雙向能量流動的場合能大幅降低系統(tǒng)的體積、重量和成本，這使得雙向DC-DC變換器具有重要的研究和應(yīng)用價值。

雙向DC-DC變換器，也被稱為雙向直流-直流變換器，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)直流能量雙向流動的設(shè)備，主要被應(yīng)用在混合動力汽車和直流不間斷供電系統(tǒng)中。這種變換器采用經(jīng)典的BUCK/BOOST電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備升壓和降壓的雙向變換功能。當(dāng)能量從C1流向C2時，變換器處于BOOST模式，實現(xiàn)升壓；而當(dāng)能量從C2流向C1時，則工作在BUCK模式，實現(xiàn)降壓。這種轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒑纳⒌哪芰炕厥罩料到y(tǒng)中，實現(xiàn)電池測試和充電能量的循環(huán)利用，從而降低了因充放電轉(zhuǎn)換效率損失所引起的功耗。

在實際應(yīng)用中，也可以通過將兩臺單向DC-DC變換器進行反并聯(lián)連接來實現(xiàn)能量的雙向傳輸。傳統(tǒng)的單向變換器主要的功率傳輸路徑上需要二極管，這意味著能量流向依然是單向的。然而，這種連接方式通常會導(dǎo)致系統(tǒng)的體積和重量增加，效率降低，成本上升。因此，最佳的解決方案是通過一臺變換器，將單向開關(guān)和二極管改為雙向開關(guān)，并配合合理的控制策略，從而實現(xiàn)能量的雙向流動。

例如，假設(shè)一個兩相交錯并聯(lián)Buck變換器在理想狀態(tài)下運行，忽略所有元件的寄生參數(shù)。如果兩相的電感和占空比相等，驅(qū)動信號的相位差為180°，輸入電壓為Udc，蓄電池端電壓為Ub，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如所示。類似于傳統(tǒng)的Buck變換器，兩相交錯并聯(lián)的Buck變換器有連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）和斷續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）兩種工作模式。在DCM模式下，變換器的負(fù)載能力減弱，兩相電感電流可能歸零，因此在工程應(yīng)用中通常要求變換器工作在CCM模式下。在一個開關(guān)周期T內(nèi)，兩相交錯并聯(lián)Buck變換器的工作模態(tài)分為四個階段。