開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì)
高頻開(kāi)關(guān)電源由以下幾個(gè)部分組成：
一、主電路
從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括：
1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。
2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。
3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。
4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
二、控制電路
一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。
三、檢測(cè)電路
除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù)。
四、輔助電源
提供所有單一電路的不同要求電源。
開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì)
隨著電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)，要求電子元件體積更小，耗能更低。開(kāi)關(guān)電源作為電子設(shè)備中不可或缺的組成部分也在不斷的改進(jìn)。高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，成了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向。
高效率。為了使開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄，高頻化（開(kāi)關(guān)頻率達(dá)兆赫級(jí)）是必然發(fā)展趨勢(shì)。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)（屬硬開(kāi)關(guān)）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達(dá)不到高頻、高效的預(yù)期效益，因此實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、本電流關(guān)斷的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將成為開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品未來(lái)的主流。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可使效率達(dá)到～%。
高可靠。開(kāi)關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍，因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。追求壽命的延長(zhǎng)要從設(shè)計(jì)方面著眼，而不是從使用方面著想。美國(guó)一公司通過(guò)降低給溫、減少器件的電應(yīng)力、降低運(yùn)行電流等措施使其DC／DC開(kāi)關(guān)電源系列產(chǎn)品的可靠性大大提高，產(chǎn)品的MTBF高達(dá)00萬(wàn)小時(shí)以上。
模塊化。無(wú)論是AC／DC或是DC／DC或是變換器都是朝模塊化方向發(fā)展。其特點(diǎn)是：可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設(shè)計(jì)成N＋冗余電源系統(tǒng)，從而提高可行性；可以做成插入式，實(shí)現(xiàn)熱更換，從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)能高速更換模塊插件；多臺(tái)模并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。此外，還可以在電源系統(tǒng)建成后，根據(jù)發(fā)展需要不斷擴(kuò)充容量。
低噪聲。開(kāi)關(guān)電源的又一缺點(diǎn)是噪聲大，單純追求高頻化，噪聲也隨之增大，采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以高頻化，又可以低噪聲。但諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)也有其難點(diǎn)，如很難準(zhǔn)確地控制開(kāi)關(guān)頻率、諧振時(shí)增大了器件負(fù)荷、場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容易引起短路損耗、元件熱應(yīng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)管等問(wèn)題難以解決。
抗電磁干擾（EMI）。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源在高頻下開(kāi)關(guān)時(shí)，其噪聲通過(guò)電源線產(chǎn)生對(duì)其它電子設(shè)備的干擾，世界各國(guó)已有抗EMI的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的FCC、德國(guó)的VDE等，研究開(kāi)發(fā)抗EMI的開(kāi)關(guān)電源日益顯行生要。
高頻化，開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的方向
開(kāi)關(guān)電源成為現(xiàn)代電子設(shè)備中不可缺少的部分，要實(shí)現(xiàn)高效率、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化的發(fā)展，高頻化是關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的高頻化涉及到開(kāi)關(guān)的損耗和電子兼容性以及材料性能等各方面的技術(shù)要求，目前在這些方面生產(chǎn)和應(yīng)用控制并不是十分成熟。
因此對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的高頻化發(fā)展，業(yè)內(nèi)存在不同的聲音。有的認(rèn)為開(kāi)關(guān)電源高頻化是發(fā)展的方向，也有的認(rèn)為這一說(shuō)法還需要商榷，更多的則認(rèn)為開(kāi)關(guān)電源高頻化的程度應(yīng)該根據(jù)電源種類而定。本刊記者就此采訪了業(yè)內(nèi)相關(guān)人士，收集了行業(yè)內(nèi)不同的說(shuō)法。
肯定 ：開(kāi)關(guān)電源高頻化不會(huì)受阻
康舒電子（東莞）有限公司研發(fā)部羅斌認(rèn)為，高頻開(kāi)關(guān)電源盡管目前還存在一些缺陷，但這不能阻礙開(kāi)關(guān)電源高頻化發(fā)展。
高頻化是高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向并不會(huì)因?yàn)楦哳l開(kāi)關(guān)電源的“損耗大、材料性能要求高”等相關(guān)問(wèn)題而受到阻礙。相反，這些相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)應(yīng)該加快發(fā)展，適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源高頻化的要求。特別是模塊電源的發(fā)展要求電路的集成化程度越來(lái)越高，電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā)展趨勢(shì)要求電子元件在體積上必須壓縮、小型化。開(kāi)關(guān)電源高頻化就是順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)要求，特別是在PC電源、筆記本電腦、通信產(chǎn)品、手機(jī)等電子產(chǎn)品開(kāi)關(guān)電源是必不可少的。
慎重 ：開(kāi)關(guān)電源高頻化應(yīng)根據(jù)實(shí)際而定
開(kāi)關(guān)電源高頻化不是目的，只是過(guò)程。
開(kāi)關(guān)電源高頻化要求增大相應(yīng)的電容量，由于高頻率轉(zhuǎn)換給元件帶來(lái)的損耗大，所以要求相關(guān)配套的器件生產(chǎn)設(shè)計(jì)要跟上，例如漆料、隔離技術(shù)等。開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)高頻化實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電路的零電壓，提高了電子產(chǎn)品的使用性能，但高頻化只是開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的要求和過(guò)程，而不是目的，相關(guān)的技術(shù)還存在一定的缺陷，不能盲目的追求高頻化。
目前高頻開(kāi)關(guān)電源主要有這樣一些缺陷：隔離困難，反應(yīng)慢，損耗大，抗沖擊性差等。另外在我國(guó)對(duì)于高頻開(kāi)關(guān)電源的科研工作大多限于高校，產(chǎn)、學(xué)、研脫節(jié)比較明顯。
高頻電源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用從上個(gè)世紀(jì)0年代就已開(kāi)始，目前我國(guó)的生產(chǎn)廠家很多，并且有一定的規(guī)模。主要集中在珠三角地區(qū)。但進(jìn)行技術(shù)研發(fā)的單位主要在南航、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)等部分高校，而國(guó)內(nèi)廠家投入技術(shù)研究的基本沒(méi)有。行業(yè)呼吁的“產(chǎn)、學(xué)、研一體化”在這一塊脫了節(jié)。
另外高頻開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用還受到成本的制約。
高頻開(kāi)關(guān)電源主目前主要應(yīng)用在大功率電器電路中，大部分功率小的或者小型電子產(chǎn)品，還是用硬開(kāi)關(guān)，一方面考慮技術(shù)因素，小功率電器沒(méi)有必要使用高頻開(kāi)關(guān)電源，另外在成本上差距也很大。可以提供相等二次電源的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，硬開(kāi)關(guān)價(jià)格在—元/個(gè)，而應(yīng)用高頻開(kāi)關(guān)電源的軟開(kāi)關(guān)價(jià)格要0元/個(gè)左右。
不能為了高頻化而高頻化。
開(kāi)關(guān)電源高頻化是技術(shù)手段而不是目的，開(kāi)關(guān)電源高頻化的程度應(yīng)該根據(jù)客戶的需求來(lái)定。“高頻化是開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向”和，這個(gè)說(shuō)法還需要商榷，因?yàn)轭l率拔高后電子兼容性能否達(dá)到要求，還涉及到材料科學(xué)方面，在國(guó)內(nèi)能做到的只有幾百K，還沒(méi)有超過(guò)00K的。
另外，開(kāi)關(guān)電源高頻化采用也應(yīng)該根據(jù)電源種類是否需要來(lái)定的，比如在工業(yè)控制設(shè)備中，對(duì)電子元件的體積沒(méi)有要求，電路設(shè)計(jì)也不一定要用到開(kāi)關(guān)電源，就沒(méi)有必要增加開(kāi)關(guān)電源。
盡管對(duì)開(kāi)關(guān)電源的高頻化發(fā)展存在不同的觀點(diǎn)，但開(kāi)關(guān)電源高頻化已是不爭(zhēng)的事實(shí)和趨勢(shì)，在目前國(guó)內(nèi)技術(shù)尚未達(dá)到成熟的水平，發(fā)展的過(guò)程也會(huì)有各種困難。困難一方面是國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)不成熟，另外近年國(guó)外企業(yè)紛紛到我國(guó)沿海地區(qū)投資建廠，給我國(guó)企業(yè)帶來(lái)了更大的壓力。壓力和困難是客觀所在，但我們也應(yīng)該看到在競(jìng)爭(zhēng)中國(guó)內(nèi)企業(yè)同樣也有自身的優(yōu)勢(shì)。
| 【上一個(gè)】 為什么離不開(kāi)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)？ | 【下一個(gè)】 談?wù)勅绾魏侠淼脑O(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源 |
| ^ 開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì) | ^ 開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì) |
| ^ 開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì) | ^ 開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì) |
| ^ 開(kāi)關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢(shì) |