開關電源的主要發展趨勢方向

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最后更新：	2017-07-26 11:29
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公司基本資料信息

詳細說明

　　在開關電源大規模應用之前，常用的直流穩壓、穩流電源為線性電源。線性穩壓電源通常由50Hz或400Hz的工頻變壓器、整流濾波電路、串聯調整器件、電源外殼等組成。其工作過程為：將工頻電壓經過整流濾波和線性穩壓，最后輸出一個紋波電壓和穩定性能均符合要求的直流電壓。為了使電源輸出電壓穩定，調整器件一直工作在晶體管特性曲線的線性放大區，導致調整管上的功率損耗較大、效率很低。這種電源優點是：
　　(1)電源穩定度；(2)輸出電壓紋波小、動態響應特性快；(3)線路簡單且無開關干擾。其缺點是：(1)功耗較大，效率低，其效率一般只有450左右；(2)需要體積較大的散熱器和笨重的工頻變壓器，因此體積大、重量重，難以小型化；(3)必須有較大容量的濾波電容。
　　隨著對電源要求的提高，為克服線性電源的缺點，出現了電力電子器件工作在高頻開關狀態的直流電源，即開關電源。
　　20世紀60年代，大功率晶體管BJT，GTR的出現，導致了開關電源的問世；70年代，隨著開關器件和磁性材料的發展，開關電源外殼電源的工作頻率不斷提高，最終突破了20kHz；80年代，大功率IGBT和MOSFET的出現，使得大功率開關電源得到了廣泛的應用；隨著軟開關技術開始發展，開關頻率不斷得到突破：100kHz、1MHz、10MHz……；90年代，綠色電源的要求使得功率因素矯正電路開始發展和不斷應用。目前，開關電源發展方向是小型化、高功率密度、數字化、智能化。
　　相比傳統的線性電源，開關電源中的電力電子器件并不工作在放大狀態、而是開關狀態，因而工作損耗比線性電源中的調整管小、整機效率可提高至90}以上。同時，對于輸入輸出需要隔離的直流電源，開關電源中采用的變壓器工作在高頻狀態，其體積和重量遠比工頻變壓器小，整機的功率密度大大提高。另外，開關電源還具有穩壓范圍寬、輸出濾波電容容量小、電路形式靈活多樣等優點。因此，常規開關電源目前廣泛用于雷達、通信及家用電器等電子設備中。
　　根據開關器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關電源，大體上可分為：串聯式開關電源、并聯式開關電源、變壓器式開關電源等三大類。其中，變壓器式開關電源還可以進一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種類。
　　開關電源的主要發展趨勢有以下幾方面：
　　1)高頗化。為減小變換器體積、提高其功率密度、改善動態響應，開關電源的工作頻率從幾十kHz、幾百kHz不斷提升至MHz級。
　　2)提高效率。應用各種各種軟開關技術，包括無源無損(吸收網絡)軟開關技術、有源軟開關技術，如ZVS/ZCS諧振、準諧振、零電壓零電流轉換技術(ZVT/ZCT-PWM)以及恒頻零開關技術(ZVS/ZCS-PWM)技術等，減小開關損耗和開關應力，以實現高效率的高頻化。
　　3)提高AC-DC變換器輸入端的功率因素，減少對電網的諧波污染。
　　4)模塊化。適應分布式模塊電源外殼電源系統的需要，提高可維護性、降低設計分險。
　　5)全數字化控制：電源的控制已經由模擬控制，模數混合控制，進入到全數字控制階段。全數字控制是發展趨勢，已經在許多功率變換設備中得到應用。全數字控制的優點是實現控制策略的方式更為靈活、測量精確度更高、保密性更好；對各測量對象的檢測誤差可以進行精確的數字校正，示數更精確、可讀性高；可以實現快速，靈活的控制設計。近兩年來，高性能全數字控制芯片已經開發，性能也越來越強大，費用也比較合理，國外已有多家公司開發并制造出數字控制芯片及軟件。
滄州赫杰五金制品有限公司（http://www.czhjwjzp.com）自主研發的AC/DC電源外殼、開關電源外殼、模塊電源外殼，公司生產的“鵬圖”品牌各類電源已經廣泛應用于鐵路、軍工、航空航天、電力、通信、自控、儀器儀表、太陽能光伏、車載設備、船舶、各大科研院所等各項領域。

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