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开关电源现状与未来发展趋势

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开关电源现状与未来发展趋势



开关电源是先进高科技领域内电子设备的源动力,有电子设备心脏的称号,由开关电源提供动力,以保障电子设备的质量和可靠性。电子制造业中电源产业不可忽视,得利于新技术,开关电源正飞速向前发展。

    对现代电力电子的发展主要是由开关电源(全称是开关电源)和线性电源(称为晶体管线性稳压电源),其中开关电源以功率损耗小、体积小型、重量轻盈、工作效率高效的优势近乎席卷了电子界。电子设备对供电源的要求越来越高,开关电源在满足体积、重量、效率、功耗等优点,开关电源的可靠性变的越来越重要。

开关稳压电源取代线性电源已有多年的历史。最早出现的是类似线性电源的串联型开关电源,此电源功率晶体管工作在开关状态。然后,脉冲宽度调制(PWM)控制技术uyoule。然后,PWM开关电源,是一个脉冲宽度调制控制开关变换器。。全球能源危机,人们将目光转向PWM开关电源。后来发生了20KHz革命,用工作频率在20KHz的脉宽调制开关电源替代工频的线性电源。

     随着超大规模集成电路的发展,电源的尺寸相比微处理器要大得多。各种科技前沿的电子设备需要更小更轻的电源。因此对开关电源的提出了小型轻量要求,它包括电容和磁性元件的体积重量要小。开关电源的各方面性能要提高。

早期主要采用开关电源的工作频率低于20kHz(大功率晶体管,功率晶体管GTR)。然后用新的电源开关,储能装置,开关电源频率的进一步提高,使供电系统和电力设备,进一步提高功率密度,减小体积,减轻重量,,给人们生活带来了诸多的便利。在上世纪80年代, 绝缘栅双极型晶体管(绝缘栅双极晶体管,IGBT)问世,开关频率增加,达到超过100kHz,,开关电源可以在中、大功率直流电源中发挥作用。此后的20年里,开关电源的工作频率不断攀升,最高可达几百MHz,并出现许多相关技术。出现了软开关技术。之后,出现了功率校正技术在这些先进技术的应用发展的新阶段,将切换到高性能,高效率,高功率因数和低污染。

现今开关电源的发展趋势于电源绿色化、电源小型化、电源数字化、电源集成化。在本世纪人们对环境保护的高度重视,将绿色技术的开关电源已广泛应用。高新技术的发展,使电源小型化、轻量化是开关电源的目标。数字电源智能控制开关和电源效率的数字芯片的组合,并使用适当的算法来调节电压,电流。相比模拟电源数字电源可以更好的完成控制设计。集成可以减少组件的大量使用。集成提高了系统的可靠性。


1.2开关电源的分类[1]

(一).按控制方式:

1.脉冲式:驱动波形是方波。PWMPFM、混合式。

2.谐振式:驱动波形为正弦波。

ZCS——零电流开关。开关在零电流。

ZVS——零电压开关。开关在零电压。

(二).按电压转换形式:

1AC/DC:一次电源。即整流电源。

2DC/DC:二次电源。降压、 升压、降压-升压 Cuk

降压和升压,输入输出极性不变。降压-升压,输入输出极性相反,电感进行传输。Cuk,输入输出极性相反,电容进行传输。

(三).按拓补结构:

1.隔离型:有变压器。

2.非隔离型:无变压器。

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