开关电源发展概况

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1、幵关电源发展概述摘要：木文介绍了开关电源的发展概况，基木特点，并在阐述开关电源关键技术的基础上综述开光电源的主要发展趋势。关键词：开关电源高频发展趋势关键技术Abstract:Thedevelopmentcondition，maintechniquecharacteristicsofhighfrequencyswitchpowersupplybasedonapplicationarepresentedinthisarticle.Keywords:highfrequencyswitchpowersupplydevelopmentkeytechnology1发展概况开关电源被誉为

2、高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方句，现已成为稳压电源的主流产品。对于不同的设备应用，开关电源分2类:(1)中、小功率的开关电源;(2)人功率的开关电源。屮、小功率的开关电源，一般采用开关电源模块的形式;而大功率开关电源，一般采用分立元件或控制模块一起制成。对于大功率开关电源的核心单元，1977年国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路，典型产品如MC3250、SG3524、UC3842:20世纪90年代以來，国外又研制出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM(脉冲频率调制)芯片，典型产品如UC3842、UC1864等;对于对中、21、功率幵关电源的单片集成化，大致

3、分2个阶段:20世纪80年代初意一法半导体有限公司(SCS-Thomson)首先推出的L4960系列单片开关式稳压器;20世纪90年代该公司又推出了L4970A系列。其特点是将脉宽调制器、功率输出极、保护电路等集成在一个芯片上，使用时需配工频变压器与电网隔离，适用于制作低压输出(5.1-40V)、大屮功率(400W以下)、大电流(1.5-10A)、高效率(可超过90%)的幵关电源，但从本质上讲，它仍属于DC用C电源变换器。1994年，美国动力(POWER)公司在世界上首先研制成功三端隔离式脉宽调制型单片开关电源，被人们称为“顶级开关电源”。其第1代产品是TOPSwitch系列

4、，第2代产品是1997年的TOPSwitch-n系列。该公司于1995年乂推岀了高效、低功率、低价格的四端单片开关电源系列;1999年Motorola公司乂推岀MC33370系列五端单片开关电源，也称为高压功率开关调节器(HighvoltagePowerSwitchRegulator)。目前，单片开关电源己形成4大系列、近70种型号的产品。国内开关电源自主研发及生产厂家有300多家，形成规模的有十多家。一些大公司如中兴通讯设备有限公司自主开发的电源系列产品己获得广泛认同，在电源市场竞争中颇具优势，并有少量开始出口;高等院校开发的开关电源有丙北工业大学等，都有一定的技术优势，其

5、中丙北工业大学开发的高性能通信开关电源是比较好的产品。2.开关电源的关键技术2.1开关电源工作原理•输入整流滤波功率变换A-输出整流滤波••辅助电源驱动电路*•过压过流保护•时钟振荡电路•控制电路：检测放大电路•开关电源主要是指利用各类新型自关断器件并通过变换技术制成的高频幵关式直流稳压电源。它的形式冇很多种，其中尤以脉冲宽度调制型(PWM)最为盛行，现在就着重介绍一下此种形式的开关电源。采用PWM技术的幵关电源原理结构如图1所示，从电网将能量传递给负载工频电网交流电压经过输入整流滤波电路，得到高纹波未调直流电压，再经功率转换电路，变换成符合要求的矩形波脉动电压，最后经输出整

6、流滤波电路将其平滑成连续的低纹波直流电压。控制冋路在提供高压幵关T管基极驱动脉冲的吋，需要完成输出电压稳压的控制，而II还必须能对电源或负载提供保护。它通常由检测比较放人电路、电压一脉冲宽度转换电路(V/W电路)、时钟振荡电路、基极驱动电路、过压过流保护电路，以及自用电压源等基本电路构成。称为吋钟振荡器，这种电源利用检测电路反映输出电压值，通过和给定参考电压比较产生误差信号，再经V/W电路调制脉冲宽度以调节输出电压。2.2关键技术1.高频开关技术电源开关频率越高，所需要的变压器及滤波电容的容量就越小。这是减小开关电源的体积和重量的根本手段。但提高开关频率会增加开关损耗及无源元

7、件的损耗，还会产生电磁干扰问题，而且，开关频率越高，对开关器件的耍求就越高，这将会降低电源的可靠性，并增加电源的成本。2.软开关技术为了解决提高幵关频率带来的种种不利影响，目前通常采用软开关技术，包括无源无损(吸收网络)软开关技术，有源软开关技术，如ZVS/ZCS谐振、准谐振、恒频软开关技术(ZVS/ZCS-PWM),以及零电压、零电流转换(ZVT/ZCT-PWM)技术等。由于软开关技术可以有效的减少开关损耗及开关应力，达到提高效率、增加可靠性的目的，因此，软开关技术是最近几年电力电子领域研究的热点之一