1引言

隨著電力電子技術(shù)的告訴成長，電力電子裝備與人們的工作、生活的關(guān)系日益緊密親密，而電子裝備都離不開靠得住的電源，進進80年月計較機電源周全實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計較機的電源換代，進進90年月開關(guān)電源相繼進進各類電子、電器裝備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測裝備電源、控制裝備電源等都已普遍地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速成長。開關(guān)電源是哄騙現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET組成。開關(guān)電源和線性電源相比，兩者的成本都隨著輸出功率的增加而增加，但兩者增加速度各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的成長和立異，使得開關(guān)電源技術(shù)在不竭地立異，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了普遍的成長空間。

開關(guān)電源高頻化是其成長的標的目的，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進進更普遍的運用領(lǐng)域，非凡是在高新技術(shù)領(lǐng)域的運用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)物的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的成長與運用在勤儉能源、勤儉資本及庇護情況方面都具有重要的意義。

2開關(guān)電源的分類

人們的開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進推動著開關(guān)電源每一年以跨越兩位數(shù)字的增加率向著輕、小、薄、低噪聲、高靠得住、抗干擾的標的目的成長。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩年夜類，DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和尺度化，并已獲得用戶的認可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特征使得在模塊化的進程中，碰著較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下劃分對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特征作以論述。

2.1DC/DC變換

DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易發(fā)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：

（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸進電壓Ui，極性不異。

（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo年夜于輸進電壓Ui，極性不異。

（3）Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo年夜于或小于輸進電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo年夜于或小于輸進電壓UI,極性相反，電容傳輸。

現(xiàn)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國VICOR公司設(shè)計制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最年夜輸出功率有300W、600W、800W等，響應(yīng)的功率密度為（6、2、10、17）W/cm3，效率為（80-90）。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為（200~300）kHz，功率密度已到達27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET取代肖特基二極管），是整個電路效率提高到90。

2.2AC/DC變換

AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可所以雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸進為50/60Hz的交流電，因必需經(jīng)整流、濾波，是以體積相對較年夜的濾波電容器是必不成少的，同時因碰著平安尺度（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸進側(cè)必需加EMC濾波及使用合適平安尺度的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、年夜電流開關(guān)動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加年夜，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求，由于一樣的緣由，高電壓、年夜電流開關(guān)使得電源工作消耗增年夜，限制了AC/DC變換器模塊化的進程，是以必需采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方式才能使其工作效率到達一定的知足水平。

AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單項、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。

3開關(guān)電源的選用

開關(guān)電源在輸進抗干擾性能上，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點（多級串聯(lián)），一般的輸進干擾如浪涌電壓很難經(jīng)由過程，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標上與線性電源相比具有較年夜的優(yōu)勢，其輸出電壓穩(wěn)定度可達（0.5~1）。開關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)注重以下幾點：

3.1輸出電流的選擇

因開關(guān)電源工作效率高，一般可到達80以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準確丈量或計較用電裝備的最年夜吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比，凡是輸出計較公式為：

Is=KIf

式中：Is—開關(guān)電源的額定輸出電流；

If—用電裝備的最年夜吸收電流；

K—裕量系數(shù)，一般取1.5~1.8；

3.2接地

開關(guān)電源比線性電源會發(fā)生更多的干擾，對共模干擾敏感的用電裝備，應(yīng)接納接地和屏障措施，按ICE1000．EN61000．FCC等EMC限制，外形開關(guān)電源均接納EMC電磁兼容措施，是以開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源，將其FG端子接年夜地或接用戶機殼，方能知足上述電磁兼容的要求。

3.3庇護電路

開關(guān)電源在設(shè)計中必需具有過流、過熱、短路等庇護功能，故在設(shè)計時應(yīng)首選庇護功能齊全的開關(guān)電源模塊，而且其庇護電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電裝備的工作特征相匹配，以免損壞用電裝備或開關(guān)電源。

4開關(guān)電源技術(shù)的成長動向

開關(guān)電源的成長標的目的是高頻、高靠得住、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的要害技術(shù)是高頻化，是以國外各年夜開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，非凡是改善二次整流器件的消耗，并在功率鐵氧體（Mn-Zn）材料上加年夜科技立異，以提高在高頻率和較年夜磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項要害技術(shù)。SMT技術(shù)的運用使得開關(guān)電源取得了長足的進展，在電路板兩面安插元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進行立異，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并年夜幅提高了開關(guān)電源工作效率。對于高靠得住性指標，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商經(jīng)由過程下降運行電流，下降結(jié)溫等措施以削減器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)物的的靠得住性年夜年夜提高。

模塊化是開關(guān)電源成長的整體趨向，可以采用模塊化電源組成份布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成N＋1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴大。針對開關(guān)電源運行噪聲年夜這一錯誤謬誤，若零丁追求高頻化其噪聲也勢必隨著增年夜，而采用部門諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可下降噪聲，但部門諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的現(xiàn)實運用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域展開年夜量的工作，以使得該項技術(shù)得以實用化。

電力電子技術(shù)的不竭立異，使開關(guān)電源工業(yè)有著廣漠的成長前景。要加速我國開關(guān)電源工業(yè)的成長速度，就必需走技術(shù)立異之路，走出有中國特點的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合成長之路，為我國國平易近經(jīng)濟的高速成長做出進獻。