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高频直流电源

双核电气浅谈高频开关电源的发展方向

双核电气浅谈高频开关电源的发展方向

发布日期:2018-01-27 作者:双核电气 点击:

高频开关电源厂家是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压及电流的一种电源。根据国际知名调查机构DATABEANS统计数据,从2004年至2010年每年全球高频开关电源市场销售额平均保持了15%左右的幅度增长,到2010年约为120亿美元的销售额。


高频化技术

随着开关频率的提高,开关变换器的体积也随之减少,功率密度也得到大幅提升,动态响应得到改善。小功率DC/DC变换器的开关频率将上升到MHz。但随着开关频率的不断提高,开关元件和无源元件损耗的增加、高频寄生参数以及高频EMI等新的问题也将随之产生。


数字化技术

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作。目前,在整个的电子模拟电路系统中,电视、音响设备、照片处理、通讯、网络等都逐步实现了数字化,而最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来,数字电源的研究势头不减,成果也越来越多。在电源数字化方面走在前面的公司主要有Ericsson,TI和Microchip。

高频直流电源

软开关技术

为提高变换器的变换效率,各种软开关技术应用而生,具有代表性的是无源软开关技术和有源软开关技术,主要包括零电压开关/零电流开关(ZVS/ZCS)谐振、准谐振、零电压/零电流脉宽调制技术(ZVS/ZCS-PWM)以及零电压过渡/零电流过渡脉宽调制(ZVT/ZCT-PWM)技术等。采用软开关技术可以有效地降低开关损耗和开关应力,有助于变换器变换效率的提高。


功率因数校正技术(PFC)

由于AC/DC变换电路的输入端有整流元件和滤波电容,在正弦电压输入时,单相整流电源供电的电子设备,电网侧(交流输入端)功率因数仅为0.6~0.65。采用PFC(功率因数校正)变换器,网侧功率因数可提高到0.95~0.99,输入电流THD小于20%。既治理了电网的谐波污染,又提高了电源的整体效率。这一技术称为有源功率因数校正APFC单相,APFC国内外开发较早,技术已较成熟。目前PFC技术主要分为有源PFC技术和无源PFC技术两大类,采用PFC技术可以提高AC/DC变化器输入端功率因数,减少对电网的谐波污染,但还有待继续研究发展。


高频开关电源高频化是其发展的方向,高频化使高频开关电源小型化,并使高频开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高频开关电源的发展前进,每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。高频开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外,高频开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。


高频开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET、变压器。 SCR在高频开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用,GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。高频开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于高频开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大高频开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得高频开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保高频开关电源的轻、小、薄。高频开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为高频开关电源的主流技术,并大幅提高了高频开关电源的工作效率。

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