开关电源的发展现状简介

开关电源的进展现状简介

1。 逐步淘汰线性电源

高频开关电源在技术上比线性电源具有很大的优势。 它节约了用于制造功率逆变器的材料和空间。 它具有体积小，重量轻，可靠性高和良好的性价比。 简单实现各种功率的输出。随着高频开关电源的开关频率的不断提高和高频滤波技术的同步进展，克服了困扰开关电源输出纹波的问题。 可以将开关电源的输出纹波和线性电源进行比较。业界逐渐淘汰了线性电源。

2。 开关频率已达到MHz级

由于1970年代频率开关电源超过20 kHz，随着技术的进展，其产品的频率已经飙升至500 kHz？1兆赫世界上许多国家致力于兆赫兹高频开关电源的研究。完管我国在这方面的研究是落后的，但已经取得了肯定的成果。

3。 小型化的快速进展

通过对高频开关电源原理的分析和实际应用，电源中使用的变压器的电容，电感，体积和质量和电源工作频率的平方根成反比。根据该原理，高频开关电源的频率增加不可幸免地导致体积减小。电源的小型化可以使产品轻巧，节约材料消耗并降低成本，并且具有特别重要的经济价值。

4。 效率大大提高

由于各种新技术的应用，世界上高频开关电源的效率已达到95％以上，中国采纳软开关技术制造的6kW通信开关电源的效率已达到93％。

5， 增加频率和减小体积不可幸免地面临许多困难

随着开关频率的增加，不可幸免地会带来许多负面影响，包含开关元件和无源元件的损耗增加，元件的高频寄生参数以及电磁干扰EMI。，全部这些都必须一起考虑。

6。 软交换技术的进展和应用越来越成熟

由于软开关技术理论上可以将开关损耗降低到零，因此该技术一直是研究的热点。该电路可分为：准谐振电路，零开关PWM电路和零开关PWM电路。目前，成熟的开发和应用技术包含：有源钳位ZVS软开关技术和全桥相移ZVS软开关技术，效率可以达到90％以上。

7。 软硬切换技术相结合取得了良好的效果

交换技术的出现并没有引起硬交换技术的衰落。 相反，结合软交换技术，它恢复了活力。零电流转换（ZCT）和零电压转换（ZVT）技术具有开关损耗低，EMI低，频率高，效率高以及软开关节能效果好的优点。，并且具有固定电压和电流容量的硬开关体积小，易于实现滤波等优点。

8。 同步整流技术大大提高了开关电源的转换效率

同步整流技术使用导通电阻极低（不超过3mω）的MOSFET代替传统的二极管作为逆变器整流器件。 操纵器生成和整流电压的相位同步的栅极驱动信号，以操纵同步整流器的正常运行。这种方法可以大大减少整流损耗，主要用于低压大电流功率转换器。

9。 高频有源功率因数校正（PFC）技术有效地提高了功率因数

高频开关电源就像交流电网上的非线性负载。 产生的高次谐波电流从传输线辐射并污染电网，造成极大危害。PFC技术可以有效减少高频开关电源对电网的污染。 主要应用是有源PFC技术。高频有源PFC技术使电源的输入电流为正弦波，并和输入电源保持同相，从而达到抑制谐波的目的。当前，主要的有源PFC技术包含两阶段PFC技术和单阶段PFC技术。

10。 电磁兼容性（EMC）设计技术可有效减少高频开关的电磁干扰

由于高频开关电源的结构特性，在开关电源的开关操作期间，伴随着电压和电流的快速变化的浪涌和噪声将作为传导噪声或辐射噪声传输到设备的外部， 从而引起电磁干扰（EMI）问题。EMC设计技术可以有效解决此问题。目前，抑制功率EMI的三项重要新技术包含周期性扩展，随机扩展和混沌扩展。周期性调频已经用于商用电源中，并且后两种调频技术正在开发中。

11。 电源电路和电源系统的模块化提高了电能质量

目前，为了方便设计人员灵敏使用每个功能模块，提高制造效率，降低成本，减小体积并提高可靠性，制造商将进行PFC，ZVS，ZCS，PWM操纵，并联均流操纵和相移全桥操纵。等 操纵功能集成在专用芯片中，电源开关设备封装在具有操纵，驱动，爱护，检测和其他电路的模块中，以形成电源电子设备模块。此外，制造商在单个模块中集成了诸如操纵，功率半导体器件和信息传输等功能。 通过去除传统的布线以及功率，热量和结构的优化设计，它可以减小尺寸，减少寄生参数并提高产品可靠性。目的。

12单个单元的低功率输出限制了大功率家用电源的应用

目前，家用大功率高频开关电源稀缺且性能较差。 单位容量超过20kW的大功率高频开关电源在国内外极为罕见。 单个单元的输出电流通常小于1000A。这些问题导致高频开关电源尚未应用于需要大功率（数百千瓦或几兆瓦以上）的家庭电化学和冶金领域。构成高频开关电源主电源电路的两个基本，重要的要素：电力电子设备和磁性设备的低输出功率是目前阻碍功率增加的主要瓶颈。

13分布式电源系统大大提高了电源输出功率

分布式高频开关电源系统使用电源模块并行运行，使用系统电流共享，N + M冗余设计和热插拔技术，因此每个转换器处理的功率都较小，以减少电应力，从而突破了单个 设备输出功率的瓶颈还不够。 输出功率增加到几十千瓦甚至几百千瓦，这大大提高了系统的可靠性。其它，该系统可以扩展各种功率输出，从而降低开发成本。

14。 PWM反馈回路的数字操纵技术已得到实际应用

基于数字技术（例如，电子设计自动化（EDA）技术，单芯片技术和数字信号处理器（DSP）技术）开发的数字电源可以通过软件和硬件设计替代模拟电路，以实现对PWM的数字操纵 反馈回路。DSP可以通过内置的PID算法生成数字PWM波形来操纵主电源转换器； 和A / D转换，CPLD等芯片配合，检测系统电流，电压和温度参数，通过内部处理调整PWM信号输出，实现功率输出和各种爱护的调整功能上，同步整流电路也可以操纵 恰恰。

15基于数字技术的电源治理和通信功能可以提高产品性能

数字高频开关电源可通过接口电路，外部键盘和液晶显示器用于人机交互。 通过串口RS485，RS232或CAN总线等接口和上位机通讯数据，实现遥测和远程操纵。数字电源的网络接口便于在线维护，自检和升级，从而大大提高了产品的可靠性和使用寿命。

16。 数字技术促进产品设计

集成数字电路，数字操纵芯片，先进的EDA技术，单芯片技术和DSP技术的各种功能使设计人员摆脱了过去复杂的模拟电路设计，而专注于电源产品的质量，性能和功能。。通过使用包含TOPs-witch（PROTEL），DXP和其他电路设计软件的计算机辅助设计（CAD）方法，可以提高电源产品的开发效率，并可以缩短开发周期。目前，流行的仿真软件如Pspice和Matleb不能完全仿真高频开关电源的高频寄生参数，只能为以前的研究提供参考，而不能实现完整的仿真设计。

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