開關電源的分類與應用

1引言

隨著電力電子技術的進展，電力電子設備和人們的工作和生活之間的關系越來越緊密，電子設備離不開可靠的電源供應。 在1980年代，計算機電源完全實現了開關電源，并且在1990年代，臺計算機的替代電源進入了各種電子和電氣設備領域。 開關電源已被廣泛應用于程控開關，通信，電子測試設備電源和操縱設備電源，從而推動了開關電源技術的飛速進展。開關電源是一種使用現代電力電子技術來操縱開關晶體管導通和截止的時間比以維持穩定輸出電壓的電源。 開關電源通常由脈寬調制（PWM）操縱IC和MOSFET組成。和線性電源相比，兩者的成本都隨著輸出功率的增加而增加，但是兩者的增長率卻不同。在某個輸出功率點上，線性電源的成本高于開關電源的成本，并且該成本使該點反轉。隨著電力電子技術的進展和創新，開關電源技術也在不斷創新。 這種成本逆轉點越來越多地轉向低輸出功率端，這為開關電源提供了廣闊的進展空間。

高頻開關電源是其進展的方向。 高頻開關使開關電源小型化，并使開關電源進入更廣泛的應用范圍，非常是在高科技領域，這促進了高科技產品的小型化和便攜性。更改。其它，開關電源的開發和應用對節約能源，節約資源和愛護環境具有重要意義。

2開關電源的分類

人們的開關電源技術領域是在開發開關變頻技術的同時開發相關的電力電子設備。 兩者相互促進，以輕便，小巧，薄型，低噪音，高可靠性，抗干擾的方向，以每年兩位數以上的增長率推動開關電源的進展。開關電源可以分為兩類：AC / DC和DC / DC。 DC / DC轉換器已經模塊化，設計技術和生產工藝在國內外已經成熟和標準化，并得到了用戶的認可。 但是，由于其自身的特性，AC / DC模塊化遇到了更多挑戰。 模塊化過程中復雜的技術和工藝制造問題。下面說明兩種類型的開關電源的結構和特性。

2。1 DC / DC轉換

DC / DC轉換是將固定的DC電壓轉換為可變的DC電壓，也稱為DC斬波。斬波器有兩種工作模式，一種是脈沖寬度調制模式Ts不變，改變ton（一般），另一種是頻率調制模式，噸不變，改變Ts（簡單干擾）。具體電路包含以下類別：

（1）降壓電路-降壓斬波器，平均輸出電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。

（2）升壓電路斬波斬波器，平均輸出電壓Uo大于輸入電壓Ui，極性相同。

（3）降壓-升壓電路-降壓或升壓斬波器，平均輸出電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感通過。

（4）降壓或升壓斬波器，平均輸出電壓Uo大于或小于輸入電壓UI，極性相反，并且電容器被傳輸。

當今的軟開關技術在DC / DC方面取得了質的飛躍。 美國VICOR公司設計和制造的各種ECI軟開關DC / DC轉換器的大輸出功率為300W，600W，800W等。，相應的功率密度為（6、2、10、17）W / cm3，效率為（80-90）％。日本NemicLambda近推出了采納軟開關技術的RM系列高頻開關電源模塊，其開關頻率為（200？300）kHz時，功率密度已達到27 W / cm3，使用同步整流器（MOS-FET代替XiaoTick二極管）可以將整個電路的效率提高到90％。

2。2 AC / DC轉換

AC / DC轉換是將交流電轉換為直流電，并且功率流向可以是雙向的。 從電源到負載的功率流稱為“整流”，從負載到電源的功率流稱為“有源逆變器”。AC / DC轉換器的輸入為50/60 Hz交流電。 由于必須對其進行整流和濾波，因此必須使用更大的濾波電容器。 同時，它符合安全標準（例如UL，CCEE等）。）。）和EMC指令。限制條件（例如IEC，FCC，CSA），交流輸入必須添加EMC濾波并使用符合安全標準的組件，從而限制了交流/直流電源的小型化。 其它，由于內部高頻，高壓和大電流，開關動作使得解決EMC問題更加困難。 內部高密度安裝電路的設計也有很高的要求。 出于相同的原因，高壓大電流開關將增加電源的功耗并限制AC / DC轉換器的模塊化過程。 因此，有必要采納電力系統優化設計方法，使其工作效率達到肯定水平。 中意。

根據電路的接線方法，AC / DC轉換可分為半波電路和全波電路。根據電源相的數量，它可以分為單相，三相和多相。根據電路的工作象限，它可以分為一個象限，兩個象限，三個象限和四個象限。

3開關電源的選擇

就開關電源的輸入抗干擾性能而言，由于其自身的電路結構（多級串聯）的特性，和技術指標中的線性電源分配，一般的輸入干擾（例如浪涌電壓）難以通過輸出電壓穩定該性能的更大優勢是，其輸出電壓穩定性可以達到（0。5？1）％。作為電力電子集成設備，開關電源模塊在選擇時應注意以下幾點：

3。1輸出電流的選擇

由于開關電源的高效率，通?？梢赃_到80％以上。 因此，在選擇其輸出電流時，應精確測量或計算電氣設備的大汲取電流，以使所選擇的開關電源具有較高的性價比。通常，輸出計算公式為：

是= Kif

式中：Is-開關電源的額定輸出電流；

If-電氣設備的大汲取電流；

K裕度系數，通常取為1。5？1。8;

3。2個地方

開關電源將比線性電源產生更多的干擾。 對共模干擾敏感的電氣設備應按照ICE1000進行接地和屏蔽。EN61000。FCC和形狀開關電源之類的EMC限制采納EMC電磁兼容性措施，因此開關電源通常應具有EMC電磁兼容性濾波器。例如，Leadford Technology的HA系列開關電源可以將FG端子連接到地面或用戶的機箱，以滿足上述電磁兼容性要求。

3。3愛護電路

開關電源在設計中必須具有過流，多余，短路等愛護功能，因此在設計中應優先選擇具有完整愛護功能的開關電源模塊，并提供其愛護電路的技術參數應和電氣設備的運行特性相匹配。幸免損壞電氣設備或開關電源。

4開關電源技術的進展趨勢

開關電源的進展方向是高頻，高可靠性，低功耗，低噪聲，抗干擾和模塊化。由于開關電源的關鍵技術是輕，小，薄，高頻，因此國外主要的開關電源制造商致力于同時開發新型的高智能組件，特別是改善次級整流器器件的損耗。 在動力鐵中，氧（Mn-Zn）材料經歷了技術革新，以改善高頻下的高磁性能和高磁通密度（Bs），并且電容器的小型化也是關鍵技術。SMT技術的應用在開關電源方面取得了長足的進步。 組件布置在電路板的兩側，以確保開關電源輕巧緊湊。開關電源的高頻率將不可幸免地創新傳統的PWM開關技術。 ZVS和ZCS的軟開關技術已經成為開關電源的主流技術，大大提高了開關電源的工作效率。對于高可靠性指標，美國開關電源制造商通過降低工作電流和結溫來降低設備上的壓力，從而大大提高了產品的可靠性。

模塊化是開關電源進展的總體趨勢。 模塊化電源可用于形成分布式電源系統。 它可以設計為N + 1冗余電源系統，并且可以并行擴展容量。鑒于開關電源工作噪聲高的缺點，如果只追求高頻，噪聲會增加，采納部分諧振轉換電路技術理論上可以降低高頻噪聲，但仍舊存在 一些技術問題。 共振轉換技術的實際應用，因此在該領域中仍舊需要大量工作來使該技術有用化。

電力電子技術的不斷創新，使開關電源產業具有廣闊的進展前景。為了加快我國開關電源產業的進展，必須走技術創新之路，走具有中國特色的工業，教育和研究的共同進展道路，為我國國民經濟的快速進展作出貢獻。

上海耐源電子科技有限公司是一家專業從事AC-DC系列開關電源設計，開發和生產的高新技術企業。公司專業生產LED電源，LED驅動電源，開關電源，LED變壓器，Led驅動，Led開關電源，產品主要應用于：廣告燈箱，亮化工程，室內照明，顯示屏，景觀亮化，監控設備，雕刻機，打印機等工控電源，廣泛應用于LED照明，監控，通訊等領域。本公司承接OEM加工，可根據客戶要求打樣定制。AAAADFGE465IU8GHYJ