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?高頻開關電源的發展趨勢

來源: 發布時間:2017-04-18 21:04:11 次瀏覽

高頻開關電源的發展趨勢

    在電力電子技術的應用及各種電源系統中,開關電源技術均處于核心地位對于大型電解電敏電源傳統的電路非常龐大而笨重如果采用高頓開關電源技術,其體積和Zko會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材科、降低成本在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術,通過,開關電源模塊改變用電頻率從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制自湊開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通識電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等}的核心技術。

    1.電源高頻化

    理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積站與供電頻率的平方根成反比所以當我們把頻率從工頻SOHz提高到20kHZ,提高400倍的話用電設備的體積重量大體下降舀工匆什妥計的5-10%無論是逆變式整流焊機汪是通訊電葫用的開關式紹l洲l錢是基于這一原理同樣,傳統整流行業.電鎮、電解、電加工、充電、浮充電、電力合問用等名種直流電源也可以根據這一原理進行改古,成為開關變換類電源幾其主要材料可以節約,改或更高還可節電30%或更多由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設各固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益更可體現技術含量的價值。

    2.電源模塊

    電源模塊化有兩方面的含義其一是指功率器件的模塊化其一是指電源單元的模塊化.我們常見的器件模塊含有一單元、兩單元、六單元直至七元泡括開關器件和與之反并聯的續流一極管,實質上都屬于嘛準功率模塊(SP.}近年有些公司把開關器件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(lPM!,不但綿小了整機的體積,更方便了整機的設計制造.實際上油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戛對器件造成更大的電應力籠表現為過電壓、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(ASP.).它把一臺整機的兒乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中使元器件之間不再有傳統的引線淚接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方而的設計,達到優化完美的度地它類似于微電子中的用戶專用集成電路(好lc]只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片再把整個模塊固定在相應的散熱器上就構成一臺新型的開關電源裝置.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,提高系統的可靠性另外大功率的開關電源油于拐件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮一殷采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流一旦其中某個模塊失效r其它模塊再平均分擔負載電流這樣不但提高了功率容量在有限的器件容量的情況下滴足了大電流愉出的要求,而且通過增加相對塑個系統來說功率很小的兀余電湃模塊,極大的提高系統可靠性卻使萬一出現單模塊故障r也不會影響系統的正常工作而且為修復提供充分的時間。

    3.電源數字化

    在傳統功率電子技術電控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸交失真、減小雜散信號的干就灌高抗干擾能力}、便于軟件包調試和誣哪江奎測遙調也便于自診斷、容錯等技術的植入所以雇八、九十年代J對于各類電路和系統的設計來說模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、rMAMEMq問題以及功率因數他正wFqW問題的解決,離不升櫻擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控俐時,數字化技術就離不開了。

    4.電源綠色化

    電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電這意味著發電容量的節約而發電是造成環魔污染的重要原因所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少!對電網產生污染屑際電工委員0sIIEC)對此制定了一系列標準加lEC555, IEC917, IECI000等事實上,許多功率電子節電設各,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降使電網電壓藕合許毛刺尖峰,甚至出現缺角和崎變20世紀末各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生有了多種修正功率因數的方祛這些為11世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎,現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電略拓撲的不斷出現,現代電源技術物在實際需要的推動下快速發展在傳統的應用技術下油于功寫珊件性能的限制而使開關電源的性能受到影為了極大發揮各種功率器件的特性使器件性能對開關電源性能的影響減至最小新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源

 

    總結電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代還會開拓更多更新的應用領域開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合這幾年隨著通信行業的發展r以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有=o多億人民幣的市場需求r吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此洞樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動并將很快發展起來還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發.

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