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开关电源技术的发展

2023-01-09 09:45:12

目前,通信、信息、家电、国防等领域的电源普遍采用开关电源,相控电源将逐渐被淘汰。国内开关电源技术的发展,基本上源于 20 世纪 70 年代末和 20 世纪 80 年代初,当时引进的开关电源技术,在高等院校和一些科研院所停留在试验开发和教学阶段。20 世纪 80 年代中期,开关电源产品开始推广和应用。在 20 世纪 80 年代,开关电源的特点是采用 20kHz 脉宽调制(PWM)技术,效率可达 65%~70%。

开关电源和相控电源相比,在技术上是一次飞跃,不仅可以方便地得到不同大小的直流电压,而且甩掉了体大笨重的工频变压器;由于采用高频功率变换,电源体积和重量明显减小,而且技术性能大大提高。在开关电源的所有应用领域,通信电源是增长速度最快的一部分。新型磁材料和新型变压器的开发,新型电容器和 EMI 滤波器技术的进步,专用集成控制芯片的研制成功,使开关电源小型化,并提高了 EMC 性能。微处理器监控的应用,提高了电源的可靠性,也适应了市场对其智能化的要求。


开关电源

历经六十多年来的不断发展,开关电源技术有了重大进步和突破。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化,功率 MOSFET 和 IGBT 可使中小型开关电源工作频率达到 400kHz(AC/DC)或 1MHz(DC/DC);软开关技术使开关电源不仅可以减小电源的体积和重量,而且可以提高电源的效率,国产 6kW 通信开关电源,采用软开关技术,效率可达 93%;控制技术的发展,专用控制芯片的生产,不仅使电源电路大幅度简化,而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高;有源功率因数校正技术(APFC)的开发,提高了 AC/DC 开关电源的功率因数,既治理了电网的谐波污染,又提高了开关电源的整体效率。

新型功率半导体器件的发展是开关电源技术进步的动力,目前正在研究高性能的碳化硅功率半导体器件,一旦开发成功,对电源技术的影响将是革命性的。另外,平面变压器、压电变压器、新型电容器等元件的发展,也将对开关电源技术的发展起到重要作用。

集成化模块是开关电源的一个重要发展方面,控制电路的集成、驱动电路的集成、保护电路的集成,最后达到整机的集成化生产。集成化、模块化减少外部连线和焊接,提高了设备的可靠性,缩小了电源的体积和减轻了重量,目前 DC/DC 开关电源的功率密度可达到每立方英寸 120W。


明纬开关电源的小编了解到,回顾国内开关电源技术的发展可以看到,高效率、小型化、集成化、智能化、高可靠性是大势所趋,也是今后的发展方向。

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