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开关电源的发展方向解析

2021-03-10 ryder

开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的使用范畴,特别是在高新技术范畴的使用,推动了开关电源的发展前进,每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。


开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及加工工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。


另外,开关电源的发展与使用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有紧要的意义。开关电源中使用的电力电子元件主要为二极管、IGBT和MOSFET、变压器。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量使用,GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。


由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元元件,特别是改善二次整流元件的损耗,并在功率铁氧体材料上加大科技**,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。


SMT技术的使用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元元件,以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行**,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标,美国的开关电源加工商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少元件的应力,使得产品的可靠性大大提高。


模块化是开关电源发展的总体趋势,可以采用模块化电源组成分布式电源系统,可以设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化其噪声也必将随着增大,而采用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术的实际使用仍存在着技术问题,故仍需在这一范畴开展大量的工作,以使得该项技术得以实用化。


电力电子技术的不断**,使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度,就非得走技术**之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

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