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浅谈开关电源的优劣点及前景

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文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-08-01 08:37:00

  电源技术是一种应用功率半导体器件,综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。目前电源技术已经逐渐发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。电源技术对现代通信、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术,提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。

  开关电源是近年来应用非常广泛的一种电源,它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点,在各类电子产品中得到广泛的应用。但由于开关电源的控制电路比较复杂,输出纹波电压较高,所以开关电源的应用也受到一定程度的限制。

  下面我们就详细来了解开关电源有哪些优缺点及其未来的发展趋势。

  1.开关电源的优点

  (1)功耗小,效率高。开关电源电路在激励信号的激励下,开关管交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态,转换速度快,工作频率一般为50kHz左右,在一些技术发达的国家甚至可以做到既1000kHz。这使得开关管的功耗小,电源的效率大幅提高,效率一般可以达到85%,质量好的可以达到95%甚至更高。

  (2)体积小,重量轻。开关电源没有采用笨重的工频变压器,由于开关管上的功耗大幅降低,又省去了较大的散热片。以上两个原因使得开关电源实现了体积小,重量轻。

  (3)稳压范围宽。改变输出电流、电源比较容易,而且稳定、可控。开关电源的输出电压是由激励信号来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或者调宽来进行补偿。这样,即使工频电网电压变化较大时,仍能保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽,稳压效果好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。这样,开关电源不仅具有稳压范围宽的优点,而且实现稳压的方法也很多,设计人员可以根据实际应用的要求,灵活地选用各种类型的开关电源。

  (4)滤波的效率大为提高,使滤波的电容的容量和体积大为减少。开关电源的工作频率目前基本上工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍,这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。在相同的纹波输出电压下,采用开关电源时,滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500~1/1000。

  (5)开关电源具有多种保护功能,提高了开关电源工作的可靠性。

  (6)电路形式灵活多样。开关电源的形式有自激式和他激式,有调宽型和调频型,有单端式和双端式等,设计人员可以发挥各种类型电路的特长,设计出能满足不同应用场合的开关电源。

  2.开关电源的缺点

  (1)存在严重的开关干扰。在开关电源中,功率开关管在开关过程中产生的交流电压和电流通过电路中的其他元件产生尖峰干扰和谐振干扰。此外,由于开关电源振荡器没有工频变压器隔离,这些干扰会串入工频电网,使附件的其他电子仪器、设备和控制设备受到严重的干扰。

  (2)成本较高。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进的国家有一定的差距,因而造价不能进一步减低,而且也会影响到可靠性。开关电源电路结构复杂,故障率高,维修麻烦。

  (3)生产工艺问题。往往在实验室中能达到相关的技术标准,但在生产上会出现各种问题。这些问题大多是焊接问题和元件技术性能问题,还有生产工艺上的检测、老化、黏结、环境等方面的因素。

  3.开关电源的发展趋势

  在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。开关电源可极大地提高电源利用效率、节省材料、降低成本。更可体现技术含量的价值。开关电源目前的发展趋势可以概括为以下几个方面:高频化、模块化、数字化、PFC、同步整流技术、非隔离DC/DC技术、初级PWM控制IC的优化以及绿色化。开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源市场需求日益扩大,吸引了一大批科技人员对其进行开发研究。

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