​高频开关电源的发展趋势

高频开关电源的发展趋势

    在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位对于大型电解电敏电源传统的电路非常庞大而笨重如果采用高顿开关电源技术，其体积和Zko会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材科、降低成本在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过,开关电源模块改变用电频率从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制自凑开关电源技术，更是各种大功率开关电源（逆变焊机、通识电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等｝的核心技术。

    1.电源高频化

    理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积站与供电频率的平方根成反比所以当我们把频率从工频SOHz提高到20kHZ,提高400倍的话用电设备的体积重量大体下降舀工匆什妥计的5-10%无论是逆变式整流焊机汪是通讯电葫用的开关式绍l洲l钱是基于这一原理同样，传统整流行业．电镇、电解、电加工、充电、浮充电、电力合问用等名种直流电源也可以根据这一原理进行改古，成为开关变换类电源几其主要材料可以节约，改或更高还可节电30%或更多由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设各固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益更可体现技术含量的价值。

    2.电源模块化

    电源模块化有两方面的含义其一是指功率器件的模块化其一是指电源单元的模块化．我们常见的器件模块含有一单元、两单元、六单元直至七元泡括开关器件和与之反并联的续流一极管，实质上都属于嘛准功率模块(SP.｝近年有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去构成了智能化功率模块（lPM！，不但绵小了整机的体积，更方便了整机的设计制造．实际上油于频率的不断提高致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严戛对器件造成更大的电应力笼表现为过电压、过电流毛刺）为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了用户专用功率模块(ASP.).它把一台整机的儿乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中使元器件之间不再有传统的引线泪接，这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方而的设计，达到优化完美的度地它类似于微电子中的用户专用集成电路（好lc］只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片再把整个模块固定在相应的散热器上就构成一台新型的开关电源装置．由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性另外大功率的开关电源油于拐件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑一殷采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流一旦其中某个模块失效r其它模块再平均分担负载电流这样不但提高了功率容量在有限的器件容量的情况下滴足了大电流愉出的要求，而且通过增加相对塑个系统来说功率很小的兀余电湃模块，极大的提高系统可靠性却使万一出现单模块故障r也不会影响系统的正常工作而且为修复提供充分的时间。

    3.电源数字化

    在传统功率电子技术电控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸交失真、减小杂散信号的干就灌高抗干扰能力｝、便于软件包调试和诬哪江奎测遥调也便于自诊断、容错等技术的植入所以雇八、九十年代J对于各类电路和系统的设计来说模拟技术还是有用的，特别是：诸如印制版的布图、rMAMEMq问题以及功率因数他正wFqW问题的解决，离不升樱拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控俐时，数字化技术就离不开了。

    4.电源绿色化

    电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电这意味着发电容量的节约而发电是造成环魔污染的重要原因所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能（或少！对电网产生污染屑际电工委员0sIIEC)对此制定了一系列标准加lEC555, IEC917, IECI000等事实上，许多功率电子节电设各，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降使电网电压藕合许毛刺尖峰，甚至出现缺角和崎变20世纪末各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生有了多种修正功率因数的方祛这些为11世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础，现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电略拓扑的不断出现，现代电源技术物在实际需要的推动下快速发展在传统的应用技术下油于功写珊件性能的限制而使开关电源的性能受到影为了极大发挥各种功率器件的特性使器件性能对开关电源性能的影响减至最小新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源．

    总结电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代还会开拓更多更新的应用领域开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合这几年随着通信行业的发展r以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有=o多亿人民币的市场需求r吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此洞样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动并将很快发展起来还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发．