高频开关电源的发展趋势

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1、高频开关电源的发展趋势摘要：本文主要从高频开关电源的背景展开对其研究的价值和意义，再从当下对高频开关电源的发展应用中整理出其以后的发展趋势。关键词：高频开关电源电力电子技术发展趋势Keywords:highfrequencyswitchpowersupply,powerelectronics,developmenttendency.1.高频开关电源的背景和基本概念线性电源、开关电源和相控电源是当不应用最广泛的直流电源，而在开关电源出现之前，线性电源应用于各种电子装置和电气控制设备屮，由于直流电源与线性稳压电源相比在性能指标上具有很大的优势，逐步将线性电源

2、取代（除一些对直流输出电压波纹高要求的场合外）。对于相控电源具有电路简单方便控制的优点，但是存在着体积大、输出滤波电感大、频率低导致控制的响放速度慢的缺点，所以相控电路只在很大功率的应用场合采用。随着电子技术的发展，电源系统的应用领域也在不断的扩大，电子设备的正常运行不能没有电源供应稳定的电能。各式各样的电子设备种类增多，趋于小型化成本化的同吋，对电源的要求也不断增多，如电源的灵活性、体积轻、效率高等。为了缩小开关变换器的体积、提高其功率、改善响应，开关频率大幅提高,高频化成为一种趋势。首先我们知道开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的吋

3、间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制1C和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。高频开关电源是交流输入直流整流，然后经过功率开关器件（功率晶体管、MOS管、IGBT等）构成放入逆变电路，将高压直流（争相整流约300V，三相整流约500V）变换成方波（频率为20kHz）。高频方波经高频变压器降压得到低压的高频方波，再经整流滤波得到稳定电压的直流输出。作为实现

4、电能变换和功率传递的重要设备与应用领域，是一种技术含量高、知识而宽、更新换代快的产品。它已经广泛用于W民经济的各个范围：通信微机、电力控制、工业生产、能源交通、航空航天舰船机车、照明医疗、家用电器、彩电音响和VCD、显示器等领域。1.高频开关电源的优点(1)、重量轻，体职小由于采用高频技术，去掉了工频(50Hz)变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况不，开关电源的体积只是相控整流器的1/10,重量也接近l/10o(2)、功率因数高相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通吋，可接近0.7,以上，而小负裁时，但为0.3左右。经过

5、校正的开关电源功率W数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响。(3)、可闻噪声低在相控整流设备中，丄频变压器及滤波电感作吋产生的可闻噪声大，一般大于60db，而幵关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45db左右。(4)、效率高幵关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可以做到92%以上。(5)、冲击电流小开机冲击电流可限制在额定输入电流的水平。(6)、模块式结构由于体积小，重量轻，可设计为模块式结构。2.高频开关电源的发展应用研究(1)、模块化及其并联均流技术模块化包括功率器件的模块化和电源单元的模

6、块化。模块化的整机因缩小了体积而方便使用，同时取消传统连接降低寄生参数，降低器件承受的电应力，从而提高Y系统的可靠性。大功率的开关电源屮，一般采用多个独立的模块并联，采用均流技术，使得所冇模块共分扔负载电流，保证某一模块失效时，其他模块仍能继续平均分担负载电流，不影响系统的正常工作。作为高频幵关电源的发展方向之一，对于并联运行的模块，最关键的问题是单个模块根据各自的功率等级平均负担负载电流，也就是并联模块之问的均流问题。为了提高系统的稳定性和实用性，并联电源必须具冇下列特性：各模块承受的电流能动平衡，实现均流；当输入电压或负载电流变化时，极保持输出电压稳

7、定，并且均流的瞬态响应好；采用冗余供电系统保证任一电源模块故障时，负载可以获得足够的功率，并且能实现故障模块自动隔离和热更换。输出阻抗法、主从设置法、平均值均流法和最大电流自动均流法是常用的并联均流法，不同方法各冇各自的优点和缺点。其中输出阻抗法和最大电流自动均流法应用非常广泛，并且已宥现成的集成控制芯片，比较常用的负载均衡器冇UC3907、UC3902等。(1)、控制技术发展开关变换器具冇强非线性、离散性、变结构的特点，负载性质也是多变的,因此，主电路的性能必须满足负载大范围的变化，这使开关电源的控制方法和控制器的设计变得比较复杂。电流型控制及多环控制

8、在开关电源屮得到丫较广泛的应用；电荷控制、单周期控制等技术使开关电源的动态性能冇