开关电源一直是电子行业里非常热门的技术,而它的发展趋势又是大家必须时刻关注的问题,不然一不留神就会跟不上技术发展的步伐。电子元件技术做了项开关电源技术发展关注焦点调查,得出来以下十个热门关注点。

 
   
  开关电源始终是电子行业里十分热点的技巧,而它的开展趋向又是大家必需时刻关注的问题,不然一不注意就会跟不上技巧开展的步调。电子元件技巧做了项开关电源技巧开展关注焦点考察,得进去以下十个热点关注点。



  关注点一:功率半导体器件性能

  1998年,Infineon公司推出冷mos管,它采取“超级结”(Super-Junction)构造,故又称超结功率 MOSFET。任务电压600V~800V,通态电阻简直下降了一个数量级,仍维持开关速度快的特征,是一种有开展前程的高频功率半导体电子器件。

  IGBT刚涌现时,电压、电流额外值只要600V、25A。很长一段时光内,耐压程度限于1200V~1700V,经过长时光的探究钻研和改良,现 在 IGBT的电压、电流额外值已分手到达3300V÷1200A和4500V÷1800A,低压IGBT单片耐压已到达6500V,个别IGBT的任务频率下限为20kHz~40kHz,基于穿通(PT)型构造运用新技巧制作的IGBT,可任务于150kHz(硬开关)和300kHz(软开关)。

  IGBT的技巧停顿实践上是通态压降,疾速开关和高耐压才能三者的折中。随着工艺和构造情势的不同,IGBT在20年历史开展过程中,有以下几品种型:穿通(PT)型、非穿通(NPT)型、软穿通(SPT)型、沟漕型和电场截止(FS)型。

  碳化硅SiC是功率半导体器件晶片的幻想资料,其长处是:禁带宽、任务温度高(可达600℃)、热稳固性好、通态电阻小、导热性能好、漏电流极小、 PN结耐压高级,有利于制作出耐低温的高频大功率半导体电子元器件。

  能够预感,碳化硅将是21世纪最能够胜利运用的新型功率半导体器件资料。

  关注点二:开关 电源功率密度

  进步开关电源的功率密度,使之小型化、轻量化,是人们始终尽力寻求的宗旨。电源的高频化是海内电力电子界钻研的热点之一。电源的小型化、加重分量对便携式电子装备(如挪动电话,数字相机等)尤为主要。使开关电源小型化的详细方法有:

  一是高频化。为了完成电源高功率密度,必需进步PWM变换器的任务频率、从而减小电路中储能元件的体积分量。

  二是运用压电变压器。运用压电变压器可使高频功率变换器完成轻、小、薄和高功率密度。压电变压器运用压电陶瓷资料特有的 “电压-振动”变换和“振动- 电压”变换的性质传送能量,其等效电路犹如一个串并联谐振电路,是功率变换范畴的钻研热点之一。

  三是采取新型电容器。为了减小电力电子装备的体积和分量,必需设法改良电容器的性能,进步能量密度,并钻研开发适宜于电力电子及电源体系用的新型电容器,请求电容量大、等效串联电阻ESR小、体积小等。

  关注点三:高频磁与同步整流技巧

  电源体系中运用少量磁元件,高频磁元件的资料、构造和性能都不同于工频磁元件,有许多问题须要钻研。对高频磁元件所用磁性资料有如下请求:损耗小,散热性能好,磁性能优胜。实用于兆赫级频率的磁性资料为人们所关注,纳米结晶软磁资料也已开发运用。

  高频化以后,为了进步开关电源的效力,必需开发和运用软开关技巧。它是过来几十年海内电源界的一个钻研热点。

  关于低电压、大电流输出的软开关变换器,进一步进步其效力的办法是设法下降开关的通态损耗。例犹如步整流SR技巧,即以功率MOS管反接作为整流用开关二极管,替代萧特基二极管(SBD),可下降管压降,从而进步电路效力。

  关注点四:散布电源构造

  散布电源体系适宜于用作超高速集成电路组成的大型任务站(如图像解决站)、大型数字电子替换体系等的电源,其长处是:可完成DC÷DC变换器组件模 块化;轻易完成N+1功率冗余,易于扩增负载容量;可下降48V母线上的电流和电压降;轻易做到热散布平均、便于散热 设计;瞬态响应好;可在线改换生效模块等。

  如今散布电源体系有两种构造类型,一是两级构造,另一种是三级构造。

  关注点五:PFC变换器

  因为AC÷DC变换电路的输出端有整流元件和滤波电容,在正弦电压输出时,单相整流电源供电的电子装备,电网侧(交换输出端)功率因数仅为 0。6~0。65。采取PFC(功率因数校对)变换器,网侧功率因数可进步到0。95~0。99,输出电流THD小于10%。既管理了电网的谐波净化,又 进步了电源的整体效力。这一技巧称为有源功率因数校对APFC单相APFC海内外开发较早,技巧已较成熟;三相APFC的拓扑类型和掌握战略尽管已经有很多种,但还有待继承钻研开展。

  个别高功率因数AC÷DC开关电源,由两级拓扑组成,关于小功率AC÷DC开关电源来说,采取两级拓扑构造总体效力低、老本高。

  假如对输出端功率因数请求不特殊高时,将PFC变换器和后级DC÷DC变换器组分解一个拓扑,形成单级高功率因数AC÷DC开关电源,只用一个主开关管,可使功率因数校对到0。8以上,并使输出直流电压可调,这种拓扑构造称为单管单级即S4PFC变换器。