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開關電源未來朝5個方向發展
新(xin)(xin)的(de)(de)器件和新(xin)(xin)的(de)(de)拓撲理(li)論的(de)(de)出現使得開(kai)(kai)關電(dian)源技術日趨(qu)可靠、成熟(shu)、經濟、適(shi)用。開(kai)(kai)關電(dian)源目(mu)前(qian)的(de)(de)發展,可以(yi)概括(kuo)為以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方面:
1、高頻化技術
隨著(zhu)開關頻(pin)率的提高(gao),開關變換器的體積(ji)也(ye)隨之減少(shao),功率密度也(ye)得到(dao)大(da)幅提升,動(dong)態響應得到(dao)改善。小功率DC/DC 變換器的開關頻(pin)率將上升到(dao)MHz。但隨著(zhu)開關頻(pin)率的不斷(duan)提高(gao),開關元(yuan)件和無(wu)源元(yuan)件損耗的增加(jia)、高(gao)頻(pin)寄生(sheng)參數以及高(gao)頻(pin)EMI 等(deng)新的問題也(ye)將隨之產生(sheng)。
2、數字化技術
在傳統功率電子技術(shu)中(zhong),控制部分是按模(mo)擬(ni)信(xin)號來(lai)(lai)設(she)計和工作。目前,在整(zheng)個的(de)電子模(mo)擬(ni)電路系(xi)統中(zhong),電視(shi)、音響設(she)備、照片處理、通訊(xun)、網(wang)絡等都逐步實現了數(shu)(shu)字(zi)(zi)化,而最后一個沒有數(shu)(shu)字(zi)(zi)化的(de)堡壘就(jiu)是電源(yuan)(yuan)(yuan)領域。近年來(lai)(lai),數(shu)(shu)字(zi)(zi)電源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)研究(jiu)勢頭(tou)不減,成果也(ye)越來(lai)(lai)越多(duo)。在電源(yuan)(yuan)(yuan)數(shu)(shu)字(zi)(zi)化方面走在前面的(de)公(gong)司主(zhu)要有TI 和Microchip。
3、軟開關技術
為提高(gao)(gao)變(bian)(bian)換(huan)器的(de)(de)變(bian)(bian)換(huan)效率(lv)(lv),各種軟(ruan)(ruan)開關(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu)應用而生,具有(you)代表性的(de)(de)是(shi)無源軟(ruan)(ruan)開關(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu)和有(you)源軟(ruan)(ruan)開關(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu),主要包括零電(dian)(dian)(dian)壓(ya)開關(guan)(guan)/零電(dian)(dian)(dian)流(liu)開關(guan)(guan)( ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電(dian)(dian)(dian)壓(ya)/零電(dian)(dian)(dian)流(liu)脈寬(kuan)調(diao)制(zhi)技術(shu)(shu)(shu)( ZVS/ZCS-PWM)以及零電(dian)(dian)(dian)壓(ya)過渡/零電(dian)(dian)(dian)流(liu)過渡脈寬(kuan)調(diao)制(zhi)(ZVT/ZCT-PWM)技術(shu)(shu)(shu)等。采用軟(ruan)(ruan)開關(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu)可以有(you)效地降低開關(guan)(guan)損耗(hao)和開關(guan)(guan)應力,有(you)助于變(bian)(bian)換(huan)器變(bian)(bian)換(huan)效率(lv)(lv)的(de)(de)提高(gao)(gao)。
4、功率因數校正技(ji)術(shu)(PFC)
由于AC/DC 變(bian)換電(dian)路的(de)(de)輸入(ru)(ru)(ru)端有(you)整(zheng)流(liu)元件(jian)和濾波(bo)電(dian)容,在正(zheng)弦電(dian)壓輸入(ru)(ru)(ru)時,單相(xiang)整(zheng)流(liu)電(dian)源供(gong)電(dian)的(de)(de)電(dian)子設備(bei),電(dian)網(wang)(wang)側(交流(liu)輸入(ru)(ru)(ru)端)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)僅為(wei)0.6~0.65。采用(yong)PFC (功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)校(xiao)正(zheng))變(bian)換器(qi),網(wang)(wang)側功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)可提(ti)高(gao)到0.95~0.99,輸入(ru)(ru)(ru)電(dian)流(liu)THD 小于20%。既治(zhi)理了電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)諧波(bo)污(wu)染,又(you)提(ti)高(gao)了電(dian)源的(de)(de)整(zheng)體效(xiao)率(lv)。這一技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)稱(cheng)為(wei)有(you)源功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)校(xiao)正(zheng)APFC 單相(xiang),APFC 國(guo)內外開發較早,技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)已(yi)較成(cheng)熟。目前(qian)PFC 技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)主要(yao)分為(wei)有(you)源PFC 技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)和無(wu)源PFC 技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)兩大類,采用(yong)PFC 技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)可以提(ti)高(gao)AC/DC 變(bian)化器(qi)輸入(ru)(ru)(ru)端功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu),減少對(dui)電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)諧波(bo)污(wu)染,但還有(you)待(dai)繼續研究發展。
5、模塊化技術
模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化有兩(liang)方(fang)面的(de)(de)(de)含義,其一是指(zhi)功率(lv)(lv)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化,其二是指(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)單元(yuan)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化。近年來(lai),有些公司把(ba)開關電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)驅動(dong)保(bao)護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路也裝到(dao)功率(lv)(lv)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)中去,構成了“智能化”功率(lv)(lv)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(IPM) ,不(bu)但縮(suo)小了整機(ji)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積,更方(fang)便了整機(ji)的(de)(de)(de)設計制造。實際上,由于(yu)頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)不(bu)斷提(ti)高(gao),致使(shi)引線寄生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感、寄生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)(de)影響愈加嚴重(zhong),對器(qi)件(jian)造成更大的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)應力(表現為過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流、毛刺)。為了提(ti)高(gao)系統(tong)的(de)(de)(de)可靠性(xing),有些制造商(shang)開發了“用(yong)(yong)戶(hu)專用(yong)(yong)”功率(lv)(lv)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(ASPM) ,它把(ba)一臺整機(ji)的(de)(de)(de)所有硬件(jian)都以芯片(pian)的(de)(de)(de)形式安裝到(dao)一個模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)中,這樣(yang)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)經過(guo)嚴格合理的(de)(de)(de)熱、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、機(ji)械方(fang)面的(de)(de)(de)設計,達到(dao)優化完美的(de)(de)(de)境地。由此可見,模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)不(bu)僅在(zai)于(yu)使(shi)用(yong)(yong)方(fang)便,縮(suo)小整機(ji)體(ti)(ti)積,更重(zhong)要的(de)(de)(de)是取消傳統(tong)連(lian)線,把(ba)寄生參數降到(dao)最(zui)小,從而把(ba)器(qi)件(jian)承(cheng)受的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)應力降至最(zui)低(di),提(ti)高(gao)系統(tong)的(de)(de)(de)可靠性(xing)。
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