2012年我國開關電源技術發展趨勢分析

    開關電源真正的發展是從70 年代開始的，在此期間系統的電力電子理論的確立為開關電源的發展提供了一個良好而必需的基礎。但在產品應用的初期，存在開關頻率低、功率密度較低、可靠性較差的缺點。因此開關電源主要的發展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。

    大功率場效應管及絕緣柵晶體管等器件的出現為高頻和大功率變換器提供了極有利的條件。新的器件和新的拓撲理論的出現使得開關電源技術日趨可靠、成熟、經濟、適用。

    開關電源目前的發展,可以概括為以下幾個方面：

    高頻化技術

    隨著開關頻率的提高，開關變換器的體積也隨之減少，功率密度也得到大幅提升，動態響應得到改善。小功率DC/DC 變換器的開關頻率將上升到MHz。但隨著開關頻率的不斷提高，開關元件和無源元件損耗的增加、高頻寄生參數以及高頻EMI 等新的問題也將隨之產生。

    數字化技術

    在傳統功率電子技術中，控制部分是按模擬信號來設計和工作。目前，在整個的電子模擬電路系統中，電視、音響設備、照片處理、通訊、網絡等都逐步實現了數字化，而最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來，數字電源的研究勢頭不減，成果也越來越多。在電源數字化方面走在前面的公司主要有TI 和Microchip。

    軟開關技術

    為提高變換器的變換效率，各種軟開關技術應用而生，具有代表性的是無源軟開關技術和有源軟開關技術，主要包括零電壓開關/零電流開關( ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電壓/零電流脈寬調制技術( ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過渡/零電流過渡脈寬調制(ZVT/ZCT-PWM)技術等。采用軟開關技術可以有效地降低開關損耗和開關應力，有助于變換器變換效率的提高。

    功率因數校正技術(PFC)

    由于AC/DC 變換電路的輸入端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸入時,單相整流電源供電的電子設備，電網側(交流輸入端)功率因數僅為0.6～0.65。采用PFC (功率因數校正)變換器，網側功率因數可提高到0.95～0.99，輸入電流THD 小于20%。既治理了電網的諧波污染，又提高了電源的整體效率。這一技術稱為有源功率因數校正APFC 單相，APFC 國內外開發較早，技術已較成熟。目前PFC 技術主要分為有源PFC 技術和無源PFC 技術兩大類，采用PFC 技術可以提高AC/DC 變化器輸入端功率因數，減少對電網的諧波污染，但還有待繼續研究發展。

    模塊化技術

    模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。近年來，有些公司把開關電源的驅動保護電路也裝到功率模塊中去，構成了“智能化”功率模塊(IPM) ，不但縮小了整機的體積，更方便了整機的設計制造。實際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重，對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流、毛刺)。為了提高系統的可靠性，有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM) ，它把一臺整機的所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，這樣的模塊經過嚴格合理的熱、電、機械方面的設計，達到優化完美的境地。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，更重要的是取消傳統連線，把寄生參數降到最小，從而把器件承受的電應力降至最低，提高系統的可靠性。<