開關電源的原理和發(fā)展趨勢
隨著電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢，要求電子元件體積更小，耗能更低。開關電源作為電子設備中不可或缺的組成部分也在不斷的改進。高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，成了開關電源的發(fā)展方向。
高效率。為了使開關電源輕、小、薄，高頻化（開關頻率達兆赫級）是必然發(fā)展趨勢。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的PWM開關（屬硬開關）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達不到高頻、高效的預期效益，因此實現(xiàn)零電壓導通、本電流關斷的軟開關技術將成為開關電源產(chǎn)品未來的主流。采用軟開關技術可使效率達到～%。
高可靠。開關電源比連續(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、光耦合器及排風扇等器件的壽命決定著電源的壽命。追求壽命的延長要從設計方面著眼，而不是從使用方面著想。美國一公司通過降低給溫、減少器件的電應力、降低運行電流等措施使其DC／DC開關電源系列產(chǎn)品的可靠性大大提高，產(chǎn)品的MTBF高達00萬小時以上。
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。其特點是：可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設計成N＋冗余電源系統(tǒng)，從而提高可行性；可以做成插入式，實現(xiàn)熱更換，從而在運行中出現(xiàn)故障時能高速更換模塊插件；多臺模并聯(lián)可實現(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)展需要不斷擴充容量。
低噪聲。開關電源的又一缺點是噪聲大，單純追求高頻化，噪聲也隨之增大，采用部分諧振轉換回路技術，在原理上既可以高頻化，又可以低噪聲。但諧振轉換技術也有其難點，如很難準確地控制開關頻率、諧振時增大了器件負荷、場效應管的寄生電容易引起短路損耗、元件熱應力轉向開關管等問題難以解決。
抗電磁干擾（EMI）。當開關電源在高頻下開關時，其噪聲通過電源線產(chǎn)生對其它電子設備的干擾，世界各國已有抗EMI的規(guī)范或標準，如美國的FCC、德國的VDE等，研究開發(fā)抗EMI的開關電源日益顯行生要。
高頻化，開關電源發(fā)展的方向
開關電源成為現(xiàn)代電子設備中不可缺少的部分，要實現(xiàn)高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化的發(fā)展，高頻化是關鍵技術。要實現(xiàn)開關電源的高頻化涉及到開關的損耗和電子兼容性以及材料性能等各方面的技術要求，目前在這些方面生產(chǎn)和應用控制并不是十分成熟。
因此對于開關電源的高頻化發(fā)展，業(yè)內(nèi)存在不同的聲音。有的認為開關電源高頻化是發(fā)展的方向，也有的認為這一說法還需要商榷，更多的則認為開關電源高頻化的程度應該根據(jù)電源種類而定。本刊記者就此采訪了業(yè)內(nèi)相關人士，收集了行業(yè)內(nèi)不同的說法。
開關電源高頻化不會受阻
高頻化是高頻開關電源的發(fā)展方向并不會因為高頻開關電源的“損耗大、材料性能要求高”等相關問題而受到阻礙。相反，這些相關的配套產(chǎn)業(yè)應該加快發(fā)展，適應開關電源高頻化的要求。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)展趨勢要求電子元件在體積上必須壓縮、小型化。開關電源高頻化就是順應這一發(fā)展趨勢技術要求，特別是在PC電源、筆記本電腦、通信產(chǎn)品、手機等電子產(chǎn)品開關電源是必不可少的。
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