新型開(kāi)關(guān)電源的選用及應用分析

根據開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展及分類(lèi)，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(kāi)關(guān)的兩大類(lèi)變換器新技術(shù)動(dòng)向進(jìn)行探討，敘述了開(kāi)關(guān)電源的選擇。



1 引言

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設備與人的工作、生活的關(guān)系日益密切，電力電子設備都離不開(kāi)可靠的電源。進(jìn)入20世紀8O年代，計算機電源全面實(shí)現了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代；進(jìn)入20世紀9O年代，開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設備領(lǐng)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(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源是利用現代電子技術(shù)控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電一般由脈沖寬度調制（pwm）控制IC和MOSFET構成。

　　開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性電源相比，二者都隨著(zhù)輸出率關(guān)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源，這一點(diǎn)稱(chēng)為成本反轉點(diǎn)。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng )新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng )新，成本反轉點(diǎn)日益向低翰出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊發(fā)展空間。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小犁化，拜使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應用領(lǐng)域。特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應用，在節約能源、節約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。

2 開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)

　　人們在開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開(kāi)發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)變頻技術(shù)。兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著(zhù)。開(kāi)關(guān)電源可分為AC／DC和DC／DC兩大類(lèi)。DC／DC變換器現已實(shí)現模塊化，且設計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內、外均已成熟和標準化并得到用戶(hù)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(jìn)程中遇到較為復雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)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(chēng)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(chǎn)生干擾），具體的電路有以下幾類(lèi)：

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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(kāi)關(guān)技術(shù)使得DC／DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國V～COR公司設計制造多種EC～軟開(kāi)關(guān)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(gè)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(chēng)為“整流”。功率由負載返回電源的稱(chēng)為“有源逆變”。AC／DC變換器輸入為50／60Hz的交流電，因必須經(jīng)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(shí)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(kāi)關(guān)動(dòng)作，使解決EMC電磁兼容問(wèn)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)使很多電源工作損耗增大，限制了AC／DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源系統優(yōu)化方法，才能使其工作效率達到一定滿(mǎn)意程度。

　　AC／DC變換按電路的接線(xiàn)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(kāi)關(guān)電源的選用

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