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开关电源的特点、发展和未来的趋势

发布时间:2019-08-24   信息来源:爱电子  点击数:

随着数字信号处理器DSP的发展,使数字式的开关电源能达到较高的开关频率。相对模拟系统而言,数字系统在开关电源中具有设计周期短、灵活多变、易实现模块化管理、能够消除由离散元件引起的不稳定和电磁干扰等优点,因此数字电源在高精度电源中的应用越来越广泛。

 

开关电源的发展史

人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源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。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类。

开关电源不同于线性电源,开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少。理想上,开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的,线性电源在产生输出电压的过程中,晶体管工作在放大区,本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点,而且因为开关电源工作频率高,可以使用小尺寸、轻重量的变压器,因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小,重量也会比较轻。

20世纪90年代,开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。可开关电源也存在着电路复杂、射频干扰、电磁干扰大的缺点。随着电子技术的发展,上述缺点正在被逐步克服。整机电路分为主电路和控制电路。主电路包括输入整流滤波、功率转换和输出整流滤波三个环节。

大容量电力电源产品的需求迅速提升,开关电源市场稳步增长。因为国家对能源和环保问题日益重视,电力行业结构调整势在必行;随着电力电子技术的进步,开关电源在节能降耗环保问题上的作用日益显着;高效、大容量机组渐成市场主力,有效拉动电源市场需求,所以中国电力电源市场的这种变化与我国宏观政策导向和电力行业的影响密不可分。受国家宏观政策的影响,我国电力行业结构有所调整,小火电机组相继叫停,大型、高效机组陆续投产。这种电力行业结构的转变显着拉动了大容量电源的市场需求,从而有效带动开关电源市场稳步增长。

开关电源的发展趋势

数字电源的特点包括控制智能化,它是以数字信号处理器或微控制器为核心,将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统;数模组件组合优化,采用“整合数字电源”技术,实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合;集成度高,实现了电源系统单片集成化,将大量的分立式元器件整合到一个芯片或一组芯片中;控制精度高,能充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势,使所设计的数字电源达到高技术指标;模块化程度高,数字电源模块化程度高,各模块之间可以方便地实现有机融合,便于构成分布式数字电源系统,提高电源系统的可靠性。

目前,开关电源行业已形成了完善的产业链,上游国际主流元器件供应商控制了开关电源IC芯片的制造技术,中游电源制造商根据其掌握的不同水平的电源制造专业技术和生产能力为下游客户提供不同技术水平、类型的电源产品,下游为工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器等领域。

电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

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