開(kāi)關(guān)電源概念:
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持不亂輸出電壓的一種電源,開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源和線性電源比擬,二者的本錢都跟著輸出功率的增加而增長(zhǎng),但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源本錢在某一輸出功率點(diǎn)上,反而高于開(kāi)關(guān)電源,這一點(diǎn)稱為本錢反轉(zhuǎn)點(diǎn)。跟著電力電子技術(shù)的發(fā)展和立異,使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地立異,這一本錢反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng),這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。
開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化,并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動(dòng)了技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二管、IGBT和MOSFET。SCR在開(kāi)關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動(dòng)電路中有少量應(yīng)用,GTR驅(qū)動(dòng)難題,開(kāi)關(guān)頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。
三個(gè)前提
1、開(kāi)關(guān):電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)
2、高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻
3、直流:開(kāi)關(guān)電源輸出的是直流而不是交流
開(kāi)關(guān)電源的分類:
人們?cè)陂_(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開(kāi)發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計(jì)技術(shù)及出產(chǎn)工藝在海內(nèi)外均已成熟和尺度化,并已得到用戶的認(rèn)可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,碰到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造題目。以下分別對(duì)兩類開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。
接地
開(kāi)關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾,對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備,應(yīng)采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,開(kāi)關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施,因此開(kāi)關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開(kāi)關(guān)電源,將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼,方能知足上述電磁兼容的要求。
保護(hù)電路
開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必需具有過(guò)流、過(guò)熱、短路等保護(hù)功能,故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保護(hù)功能齊備的開(kāi)關(guān)電源模塊,并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配,以避免損壞用電設(shè)備或開(kāi)關(guān)電源。
發(fā)展動(dòng)向
開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的樞紐技術(shù)是高頻化,因此國(guó)外各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(Mn?Zn)材料上加大科技立異,以進(jìn)步在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁機(jī)能,而電容器的小型化也是一項(xiàng)樞紐技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開(kāi)關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。
開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必定對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行立異,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅進(jìn)步了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo),美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源出產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流,降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大進(jìn)步。
模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì),可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將跟著增大,而采用部門諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部門諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)題目,故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。