開關(guān)電源的工作原理與發(fā)展情況

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詳細(xì)說明

　　1、開關(guān)電源原理
　　開關(guān)電源是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，控制開關(guān)開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。
　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，與人們的生活關(guān)系越來越緊密，任何用電設(shè)備都離不開電源，電源是用電設(shè)備的動力。在日常生活中，一般電力(市電)都是電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源(粗電)，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能符合人們使用的需要，通過把交流轉(zhuǎn)換成直流，高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓等方法，將其轉(zhuǎn)換成能夠滿足使用者要求的直流電壓(精電)。傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源是線性電源，功率晶體管工作在線性模式，這種電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具有穩(wěn)定性好、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。但功耗較大、效率很低，一般不到50%，而且為了保證電壓輸出穩(wěn)定，需要體積較大的變壓器和散熱器，無法滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的需要。與線性電源相比，電源外殼開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制功率器件的構(gòu)成，讓功率器件工作在導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，開關(guān)電源通過“斬波”，把輸入電壓斬成等于輸入電壓幅值的脈沖電壓，輸入電壓被斬成交流方波后，其幅值可以通過變壓器升高或降低，再經(jīng)過整流、濾波后就可以得到直流輸出電壓。由于功率器件導(dǎo)通時，電流很大，電壓很小；關(guān)斷時，電流很小，電壓很大，功率器件的伏一安乘積很小，其功耗也就很小，散熱器也隨之減小，效率高達(dá)70%以上。
　　2、開關(guān)電源的發(fā)展
　　電能進(jìn)入人們的生活以來，應(yīng)用日益廣泛。早期電能主要運(yùn)用于工業(yè)，交通等領(lǐng)域，這一領(lǐng)域被稱為電工學(xué)領(lǐng)域。隨著電子器件的發(fā)展，電工學(xué)逐漸產(chǎn)生了分支：電子學(xué)，其應(yīng)用范圍有所擴(kuò)大，不僅廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)，還越來越多地運(yùn)用到人們的生活中?，F(xiàn)在，電子器件已經(jīng)成了人們生活不可或缺的一部分。電子學(xué)已經(jīng)應(yīng)用到了電工學(xué)的領(lǐng)域，電工學(xué)似乎成了電子學(xué)的一個分支。電工學(xué)擴(kuò)展到電子學(xué)以后，很多電子器件，如電子管、半導(dǎo)體、集成電路構(gòu)成的電子設(shè)備都需要直流供電。因此，需要供電系統(tǒng)為其提供穩(wěn)定的電壓和電流，直流穩(wěn)壓電源因此而產(chǎn)生。早期的直流穩(wěn)壓電源能耗大、效率低、體積大，已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要。
　　20世紀(jì)50年代，美國的羅那(GH.Roger)在1954年發(fā)明了自激震蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，高頻轉(zhuǎn)換控制電路產(chǎn)生。1957年美國的查賽(JenSen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器。隨后美國宇航局第一次將體積小，重量輕的開關(guān)電源外殼電源使用在了火箭上，標(biāo)志著開關(guān)電源已經(jīng)被人們所應(yīng)用。20世紀(jì)60年代，美國科學(xué)家提出了取消工頻變壓器的交流開關(guān)電源的設(shè)想，開關(guān)電源的體積、重量進(jìn)一步下降，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到供電系統(tǒng)領(lǐng)域，并開始取代傳統(tǒng)的線性電源。20世紀(jì)70年代，很多國家已經(jīng)把開關(guān)電源應(yīng)用到了民用電器領(lǐng)域，并隨著國外電器產(chǎn)品在國內(nèi)的出現(xiàn)被國內(nèi)的電器領(lǐng)域所應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，開關(guān)電源的開關(guān)頻率不斷提高、體積不斷減小。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，完成了計(jì)算機(jī)電源的換代。這段時間，國內(nèi)的開關(guān)電源還基本上依靠仿制和組裝，幾乎沒有自主研發(fā)的能力，開關(guān)電源技術(shù)也只是在高等院校和研究所處在試驗(yàn)開發(fā)和教學(xué)階段。隨著外資的引入，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)被引進(jìn)，國內(nèi)漸漸有了自行研發(fā)的開關(guān)電源，但技術(shù)仍落后于國際水平。進(jìn)入20世界90年代以后，開關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、程控交換機(jī)、檢測設(shè)備、控制設(shè)備、家電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源進(jìn)入了高速發(fā)展時期。到了21世紀(jì)，開關(guān)電源已經(jīng)向高頻化、小型化發(fā)展，低電壓，高電流成為開關(guān)電源的發(fā)展趨勢，新型的元器件已經(jīng)應(yīng)用在了開關(guān)電源上，并且對開關(guān)電源的輸入輸出的要求也更高，對開關(guān)電源的研究更加細(xì)致，諸多新技術(shù)成為了模塊電源外殼電源的研究課題，比如EMI(電磁干擾)技術(shù)、EMC(電磁兼容)技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)，還包括本文重點(diǎn)研究的節(jié)能技術(shù)。
　　開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、農(nóng)業(yè)設(shè)備、國防設(shè)備、科研設(shè)備、照明設(shè)備、工控設(shè)備、通信、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器、液晶顯示器、電腦機(jī)箱、家電、視聽產(chǎn)品、數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。新型開關(guān)電源正向著高效、節(jié)能、高可靠性、高穩(wěn)定性、小型化、高集成化、高智能化發(fā)展。開關(guān)電源的發(fā)展對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面有重要的意義。
滄州赫杰五金制品有限公司（http://www.czhjwjzp.com）自主研發(fā)的AC/DC電源外殼、開關(guān)電源外殼、模塊電源外殼，公司生產(chǎn)的“鵬圖”品牌各類電源已經(jīng)廣泛應(yīng)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(shè)備、船舶、各大科研院所等各項(xiàng)領(lǐng)域。

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