開關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì)
隨著電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)，要求電子元件體積更小，耗能更低。開關(guān)電源作為電子設(shè)備中不可或缺的組成部分也在不斷的改進(jìn)。高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，成了開關(guān)電源的發(fā)展方向。
高效率。為了使開關(guān)電源輕、小、薄，高頻化（開關(guān)頻率達(dá)兆赫級(jí)）是必然發(fā)展趨勢(shì)。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的PWM開關(guān)（屬硬開關(guān)）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達(dá)不到高頻、高效的預(yù)期效益，因此實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、本電流關(guān)斷的軟開關(guān)技術(shù)將成為開關(guān)電源產(chǎn)品未來的主流。采用軟開關(guān)技術(shù)可使效率達(dá)到～%。
高可靠。開關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍，因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。追求壽命的延長(zhǎng)要從設(shè)計(jì)方面著眼，而不是從使用方面著想。美國(guó)一公司通過降低給溫、減少器件的電應(yīng)力、降低運(yùn)行電流等措施使其DC／DC開關(guān)電源系列產(chǎn)品的可靠性大大提高，產(chǎn)品的MTBF高達(dá)00萬小時(shí)以上。
模塊化。無論是AC／DC或是DC／DC或是變換器都是朝模塊化方向發(fā)展。其特點(diǎn)是：可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設(shè)計(jì)成N＋冗余電源系統(tǒng)，從而提高可行性；可以做成插入式，實(shí)現(xiàn)熱更換，從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)能高速更換模塊插件；多臺(tái)模并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。此外，還可以在電源系統(tǒng)建成后，根據(jù)發(fā)展需要不斷擴(kuò)充容量。
低噪聲。開關(guān)電源的又一缺點(diǎn)是噪聲大，單純追求高頻化，噪聲也隨之增大，采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以高頻化，又可以低噪聲。但諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)也有其難點(diǎn)，如很難準(zhǔn)確地控制開關(guān)頻率、諧振時(shí)增大了器件負(fù)荷、場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容易引起短路損耗、元件熱應(yīng)力轉(zhuǎn)向開關(guān)管等問題難以解決。
抗電磁干擾（EMI）。當(dāng)開關(guān)電源在高頻下開關(guān)時(shí)，其噪聲通過電源線產(chǎn)生對(duì)其它電子設(shè)備的干擾，世界各國(guó)已有抗EMI的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的FCC、德國(guó)的VDE等，研究開發(fā)抗EMI的開關(guān)電源日益顯行生要。
高頻化，開關(guān)電源發(fā)展的方向
開關(guān)電源成為現(xiàn)代電子設(shè)備中不可缺少的部分，要實(shí)現(xiàn)高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化的發(fā)展，高頻化是關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的高頻化涉及到開關(guān)的損耗和電子兼容性以及材料性能等各方面的技術(shù)要求，目前在這些方面生產(chǎn)和應(yīng)用控制并不是十分成熟。
因此對(duì)于開關(guān)電源的高頻化發(fā)展，業(yè)內(nèi)存在不同的聲音。有的認(rèn)為開關(guān)電源高頻化是發(fā)展的方向，也有的認(rèn)為這一說法還需要商榷，更多的則認(rèn)為開關(guān)電源高頻化的程度應(yīng)該根據(jù)電源種類而定。本刊記者就此采訪了業(yè)內(nèi)相關(guān)人士，收集了行業(yè)內(nèi)不同的說法。
開關(guān)電源高頻化不會(huì)受阻
高頻化是高頻開關(guān)電源的發(fā)展方向并不會(huì)因?yàn)楦哳l開關(guān)電源的“損耗大、材料性能要求高”等相關(guān)問題而受到阻礙。相反，這些相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)應(yīng)該加快發(fā)展，適應(yīng)開關(guān)電源高頻化的要求。特別是模塊電源的發(fā)展要求電路的集成化程度越來越高，電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)要求電子元件在體積上必須壓縮、小型化。開關(guān)電源高頻化就是順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)要求，特別是在PC電源、筆記本電腦、通信產(chǎn)品、手機(jī)等電子產(chǎn)品開關(guān)電源是必不可少的。
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