计算机开关电源的发展,牛人总结的开关电源的发展现状
8、同步整流技術(shù)極大提高了開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率
同步整流技術(shù)通過使用導(dǎo)通電阻極低(不大于3mΩ)的MOSFET,替代傳統(tǒng)的二極管作為逆變后的整流器件,通過控制器產(chǎn)生與整流電壓相位同步的柵極驅(qū)動信號控制同步整流器正常工作,這種方法可以極大降低整流損耗,主要應(yīng)用于低壓大電流功率變換器中。
9、高頻有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)有效提高功率因數(shù)
高頻開關(guān)電源就像是交流電網(wǎng)上的非線性負載,所產(chǎn)生的高次諧波電流從輸電線輻射出去而污染電網(wǎng),造成很大危害。PFC技術(shù)能有效地減少高頻開關(guān)電源對電網(wǎng)的污染,主要運用的是有源PFC技術(shù)。高頻有源PFC技術(shù)使電源輸入電流實現(xiàn)正弦化,且與輸入電源保持同相位,達到諧波抑制的目的。目前,主要的有源PFC技術(shù)包括兩級PFC技術(shù)和單級PFC技術(shù)兩種。
10、電磁兼容性(EMC)的設(shè)計技術(shù)有效降低高頻開關(guān)電磁干擾
由于高頻開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)特點,伴隨著開關(guān)電源開關(guān)操作時急劇的電壓和電流變化而產(chǎn)生的浪涌和噪聲,將作為傳導(dǎo)噪聲或輻射噪聲傳遞至設(shè)備的外部,從而引發(fā)電磁干擾(EMI)問題。EMC設(shè)計技術(shù)可以有效地解決這個問題。目前抑制電源EMI的三種重要的新技術(shù)包括周期擴頻、隨機擴頻和混沌擴頻。周期調(diào)頻已應(yīng)用于商品電源中,而后兩種調(diào)頻技術(shù)正在發(fā)展之中。
11、電源電路、電源系統(tǒng)的模塊化提升了電源品質(zhì)
目前,為了便于設(shè)計人員靈活使用各功能模塊,提高制造效率、降低成本、減小體積和提高可靠性,制造商將PFC、ZVS、ZCS、PWM控制、并聯(lián)均流控制和移相全橋控制等控制功能集成在專用芯片內(nèi),把功率開關(guān)器件同控制、驅(qū)動、保護、檢測等電路封裝在一個模塊內(nèi)構(gòu)成電力電子器件模塊。此外,制造商將控制、功率半導(dǎo)體器件和信息傳輸?shù)裙δ苋考稍谝粋€模塊中,通過取消傳統(tǒng)連線和電、熱、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,達到縮小體積、降低寄生參數(shù)和提高產(chǎn)品可靠性的目的。
12、單臺功率輸出不高限制國內(nèi)大功率電源領(lǐng)域的應(yīng)用
目前,國內(nèi)的大功率高頻開關(guān)電源產(chǎn)品稀少且性能欠佳,而且單機容量大于20 kW的大功率高頻開關(guān)電源在國內(nèi)外極為少見,單機輸出電流一般在1000A以下。這些問題造成高頻開關(guān)電源在國內(nèi)電化學(xué)和冶金等需要大功率(幾百千瓦或幾兆瓦以上)電源的領(lǐng)域還未得到應(yīng)用。構(gòu)成高頻開關(guān)電源主功率電路的最基本、最重要的兩大要素:電力電子器件和磁性器件的輸出功率不高,是目前阻礙功率提升的主要瓶頸。
13、分布式電源系統(tǒng)極大提升電源輸出功率
分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)通過電源模塊并聯(lián)運行的方式,采用系統(tǒng)均流、N+M冗余設(shè)計和熱插拔技術(shù),使得每個變換器處理較小的功率以降低電應(yīng)力,突破了單臺輸出功率不夠大的瓶頸,將輸出功率提升到幾十千瓦甚至幾百千瓦,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。此外,這種系統(tǒng)能擴展出多種功率輸出,降低了開發(fā)成本。
14、PWM反饋回路的數(shù)字控制技術(shù)得到實際應(yīng)用
基于電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)、單片機技術(shù)和數(shù)字信號處理器(DSP)技術(shù)等數(shù)字技術(shù)開發(fā)的數(shù)字電源通過軟件和硬件設(shè)計,可以替代模擬電路,實現(xiàn)PWM反饋回路的數(shù)字控制。DSP可通過內(nèi)置PID算法生成數(shù)字PWM波形控制主 功率變換器;配合A/D轉(zhuǎn)換和CPLD等芯片檢測系統(tǒng)電流、電壓和溫度參數(shù),經(jīng)內(nèi)部處理調(diào)整PWM信號輸出,實現(xiàn)調(diào)節(jié)電源輸出和各種保護功能,還可以對同步整流電路進行精確的同步控制。
15、基于數(shù)字技術(shù)開發(fā)的電源管理與通信功能提高產(chǎn)品性能
數(shù)字高頻開關(guān)電源能通過接口電路,外接鍵盤和液晶顯示器,進行人機交互操作;通過串口RS485、RS232或CAN總線等接口與上位機進行數(shù)據(jù)的通信,實現(xiàn)遙測遙控。數(shù)字電源的網(wǎng)絡(luò)接口,便于實現(xiàn)在線維護、自檢和升級,極大提高了產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。
16、數(shù)字技術(shù)方便產(chǎn)品設(shè)計
各種功能的集成數(shù)字電路、數(shù)字控制芯片以及先進的EDA技術(shù)、單片機技術(shù)和DSP技術(shù)使得設(shè)計人員能夠擺脫以往繁復(fù)的模擬電路設(shè)計,專注于電源產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和功能的完善。通過運用計算機輔助設(shè)計(CAD)手段,包括TOPs-witch(PROTEL)、DXP等電路設(shè)計軟件,可以提高電源產(chǎn)品的開發(fā)效率,縮短研發(fā)周期。目前流行的Pspice和Matleb等仿真軟件不能完全仿真高頻開關(guān)電源的高頻寄生參數(shù),只能在前期研究中提供參考,無法做到完全的仿真設(shè)計。
總結(jié)
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