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大功率开关电源的发展趋势!
- 2018-11-14 -

电子设备特别是计算机的不断小型化,要求供电电源的体积随之小型化,因此大功率开关电源开始代替以粗笨的工频变压器为特征的线性稳压电源,同时电源功率得到明显前进。电源体积的减小意味着散热才能的变差,因此要求电源的功耗变小,即在输出功率不变的前提下,功率有必要前进。

开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下三个方面

(1)高频化 理论分析和实践经验表明, 电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz 提高到20kHz,提高400 倍的话, 用电设备的体积重量大体下降至1/ 20。

(2)模块化 模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二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、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(spm)。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(ipm),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。

(3)数字化 在传统功率电子技术中,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、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。

(4)绿色化 电源系统的绿色化有两层含义:一是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,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,国际电工委员会(iec)对此制定了一系列标准,如iec555、iec917、iecl000等。事实上,许多功率电子节电设备,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,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。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法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。