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国内如今的开关电源发展现状分析
时间:2022-05-05 08:32:13 点击次数:310

高频开关电源从出现开始发展到如今,其各方面功用现已普遍跋涉了许多。跟着现代电力电子技术的飞快发展,越来越多的高新技术被运用于高频开关电源之中,极大地进步了开关电源的各方面功用。

1、逐渐挑选线性开关电源

高频开关电源在技术上较线性开关具有很大优势,节约了用来制作工频变压器的材料和空间,体积小、质量轻、可靠性高且性价比好,易于完毕各种不同功率的输出。跟着高频开关电源开关频率的不断跋涉及高频滤波技术的同步发展,本来困扰开关电源的输出纹波大等问题得以打败,开关电源的输出纹波可与线性电源相媲美,因此各行各业逐渐挑选了线性电源。

2、开关频率已达MHz级

频开关电源自20世纪70时代打破20kHz以来,跟着技术的跋涉,其产品的频率一路飙升到500kHz至1MHz.国际上许多国家都在致力于MHz级的高频开关电源的研讨。我国在这方面的研讨较为滞后,但现在现已逐渐跟上国际水准。

3、小型化的快速发展

通过对高频开关电源原理的剖析和实践运用证明,电源运用的电容、电感、变压器的体积和质量与电源作业频率的平方根成反比。依据这个原理,高频开关电源的频率跋涉必定促成了体积的减小。开关电源的小型化能使产品简洁、节约材料耗费和下降本钱,具有很重要的经济价值。

4、功率得到较大改善

由于各种新技术的运用,国际上高频开关电源的功率抵达95%以上,国内运用软开关技术制作的6kW通讯开关电源的功率已抵达了93%。

5、跋涉频率和减少体积不可避免面临许多难题

跟着开关频率的跋涉,必将带来许多负面影响,包括开关元件和无源元件损耗的增加、元件高频寄生参数和电磁搅扰EMI等,都必须统筹考虑。

6、软开关技术发展及运用日趋老到

由于软开关技术在理论上可以将开关损耗下降为零,因此该技术始终是研讨的热门。其电路可分为:准谐振电路、零开关PWM电路和零转化PWM电路。现在发展运用老到的技术包括:有源钳位ZVS软开关技术和全桥移相ZVS软开关技术,功率可达90%以上。

7、软开关与硬开关结合技术然后获得更好运用

开关技术的出现并没有使硬开关技术逐渐衰落,相反通过与软开关技术结合,焕发出新的生机。如零电流转化(ZCT)和零电压转化(ZVT)技术,兼有软开关的开关损耗小、EMI低、频率高、功率高、节能作用好等利益和硬开关的开关管电压、电流容量定额小和易于完毕滤波等利益。

8、同步整流技术极大跋涉了开关电源的转化功率

同步整流技术通过运用导通电阻极低(不大于3mΩ)的MOSFET,代替传统的二极管作为逆变后的整流器材,通过控制器产生与整流电压相位同步的栅极驱动信号控制同步整流器正常作业,这种方法可以极大下降整流损耗,首要运用于低压大电流功率转化器中。

9、高频有源功率因数校正(PFC)技术有用跋涉功率因数

高频开关电源就像是交流电网上的非线性负载,所产生的高次谐波电流从输电线辐射出去而污染电网,构成很大危害。PFC技术能有用地减少高频开关电源对电网的污染,首要运用的是有源PFC技术。高频有源PFC技术使电源输入电流完毕正弦化,且与输入电源坚持同相位,抵达谐波抑制的意图。现在,首要的有源PFC技术包括两级PFC技术和单级PFC技术两种。

10、电磁兼容性(EMC)的规划技术有用下降高频开关电磁搅扰

由于高频开关电源的结构特征,伴跟着开关电源开关操作时急剧的电压和电流改动而产生的浪涌和噪声,将作为传导噪声或辐射噪声传递至设备的外部,然后引发电磁搅扰(EMI)问题。EMC规划技术可以有用地解决这个问题。现在抑制电源EMI的三种重要的新技术包括周期扩频、随机扩频和混沌扩频。周期调频已运用于产品电源中,然后两种调频技术正在发展之中。

11、电源电路、电源系统的模块化进步了电源质量

现在,为了便于规划人员活络运用各功用模块,跋涉制作功率、下降本钱、减小体积和跋涉可靠性,制作商将PFC、ZVS、ZCS、PWM控制、并联均流控制和移相全桥控制等控制功用集成在专用芯片内,把功率开关器材同控制、驱动、保护、检测等电路封装在一个模块内构成电力电子器材模块。此外,制作商将控制、功率半导体器材和信息传输等功用全部集成在一个模块中,通过撤销传统连线和电、热、结构的优化规划,抵达缩小体积、下降寄生参数和跋涉产品可靠性的意图。

12、单台功率输出不高束缚国内大功率电源领域的运用

现在,国内的大功率高频开关电源产品稀少且功用欠佳,而且单机容量大于20kW的大功率高频开关电源在国内外极为稀有,单机输出电流一般在1000A以下。这些问题构成高频开关电源在国内电化学和冶金等需求大功率(几百千瓦或几兆瓦以上)电源的领域还未得到运用。构成高频开关电源主功率电路的最基本、最重要的两大要素:电力电子器材和磁性器材的输出功率不高,是现在阻挠功率进步的首要瓶颈。

13、分布式电源系统极大进步电源输出功率

分布式高频开关电源系统通过电源模块并联作业的方法,选用系统均流、N+M冗余规划和热插拔技术,使得每个转化器处理较小的功率以下降电应力,打破了单台输出功率不够大的瓶颈,将输出功率进步到几十千瓦乃至几百千瓦,大大跋涉了系统的可靠性。此外,这种系统能扩展出多种功率输出,下降了开发本钱。

14、PWM反响回路的数字控制技术得到实践运用

依据电子规划自动化(EDA)技术、单片机技术和数字信号处理器(DSP)技术等数字技术开发的数字电源通过软件和硬件规划,可以代替模仿电路,完毕PWM反响回路的数字控制。DSP可通过内置PID算法生成数字PWM波形控制主功率转化器;协作A/D转化和CPLD等芯片检测系统电流、电压和温度参数,经内部处理调整PWM信号输出,完毕调度电源输出和各种保护功用,还可以对同步整流电路进行精确的同步控制。

15、依据数字技术开发的电源办理与通讯功用跋涉产品功用

数字高频开关电源能通过接口电路,外接键盘和液晶显示器,进行人机交互操作;通过串口RS485、RS232或CAN总线等接口与上位机进行数据的通讯,完毕遥测遥控。数字电源的网络接口,便于完毕在线保护、自检和晋级,极大跋涉了产品的可靠性和运用寿数。

16、数字技术便利产品规划

各种功用的集成数字电路、数字控制芯片以及先进的EDA技术、单片机技术和DSP技术使得规划人员可以脱节以往繁复的模仿电路规划,专注于电源产品的质量、功用和功用的完善。通过运用计算机辅助规划(CAD)方法,包括TOPs-witch(PROTEL)、DXP等电路规划软件,可以跋涉电源产品的开发功率,缩短研发周期。现在流行的Pspice和Matleb等仿真软件不能完全仿真高频开关电源的高频寄生参数,只能在前期研讨中供应参看,无法做到完全的仿真规划。

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