新型開關電源的選用及應用分析

根據開關電源的發展及分類，對DO／DO、AC／DC變換器的拓撲結構和特性作了闡述，結合國內外開關的兩大類變換器新技術動向進行探討，敘述了開關電源的選擇。



1 引言

　　隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人的工作、生活的關系日益密切，電力電子設備都離不開可靠的電源。進入20世紀8O年代，計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代；進入20世紀9O年代，開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域或程控交換機、通訊、電力檢測設備，控制設備電源都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。開關電源是利用現代電子技術控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電一般由脈沖寬度調制（pwm）控制IC和MOSFET構成。

　　開關電源和線性電源相比，二者都隨著輸出率關上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新，成本反轉點日益向低翰出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊發展空間。開關電源高頻化是其發展的方向，高頻化使開關電源小犁化，拜使開關電源進入更廣泛的應用領域。特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用，在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。

2 開關電源的分類

　　人們在開關電源技術領域是邊開發相關電力電子器件，邊開發開關變頻技術。兩者相互促進推動著。開關電源可分為AC／DC和DC／DC兩大類。DC／DC變換器現已實現模塊化，且設計技術及生產工藝在國內、外均已成熟和標準化并得到用戶的認可；但AC／DC的模塊化，因其自身的特性，使得在模塊化的進程中遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。

2．1 DC／DC變換

　　DC／DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流暫波。暫波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton（通用）；二是頻率調制方式，ton不變。改變Ts（易產生干擾），具體的電路有以下幾類：

　　（1）BUCK電路一降壓暫波器，其輸出平均電壓Vo小于輸入電壓Vt，極性相同。

　　（2）BUCK電路一壓暫波器，其輸出平均電壓v0大于或小于輸入電壓，極性相同。

　　（3）BUCK電路一壓或升壓暫波器，其輸出平均電壓Vo大于或小于輸入電壓v0，極性相反，電感傳輸。

　　（4）BUCK電路一降壓或升壓變壓器，其輸出平均電壓v0大于或小于輸入電壓U極性相反，電容傳輸。

　　當今軟開關技術使得DC／DC發生了質的飛躍，美國V～COR公司設計制造多種EC～軟開關DO／DO變換器，其最大輸出功率有300W、6OOW、800W等，相應的功率密度為6、2、10、17瓦每立方厘米，效率為200300kHz，功率密度已達到27瓦每立方厘米，采用同整流器（M0SFET代替肖特基二極管），使整個電路功率提高90%。

2．2 AC／DC變換

　　AC／DC變換是將交流變換為直流，其功率流向是可以雙向的，功率流由電源流向，負載的稱為“整流”。功率由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC／DC變換器輸入為50／60Hz的交流電，因必須經整流濾波，因此體積相對較大的濾波電容是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UI、CCE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC率波電及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC／DC電源體積的小型化。另外，由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求。由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使很多電源損耗增大，限制了很高的要求。由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使很多電源工作損耗增大，限制了AC／DC變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統優化方法，才能使其工作效率達到一定滿意程度。

　　AC／DC變換按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路，按電源相數可分為單相、三相和多相，按電路T作象限分為一象限、二象限、三象限、四象限。

3 開關電源的選用

　　開關電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路的特點（多極串聯），一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩定度這一技術指標上與線性電源相比具有較大的優勢，其輸出電壓穩定度可達0．5～1%。