高頻化數字化成未來開關電源發(fā)展方向
開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓及電流的一種電源。根據國際知名調查機構DATABEANS統(tǒng)計數據，從2004年至2010年每年全球開關電源市場銷售額平均保持了15%左右的幅度增長，到2010年約為120億美元的銷售額。
我國開關電源行業(yè)起步于1970年代末期，目前已成為開關電源最主要的生產國和消費國。根據《UPS應用》雜志的相關統(tǒng)計數據，2003年以來，中國電源市場始終總體保持穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢。2008年中國電源產品產量3163萬臺，同比增長5.7%，銷售額為165.67億元，同比增長6.2%。隨著科學技術的不斷進步，目前開關電源也進入到一個全新的發(fā)展階段。高頻化數字化軟開關等技術也將會成為未來開關電源的發(fā)展趨勢。
1、高頻化技術
隨著開關頻率的提高，開關變換器的體積也隨之減少，功率密度也得到大幅提升，動態(tài)響應得到改善。小功率DC/DC變換器的開關頻率將上升到MHz。但隨著開關頻率的不斷提高，開關元件和無源元件損耗的增加、高頻寄生參數以及高頻EMI等新的問題也將隨之產生。
2、數字化技術
在傳統(tǒng)功率電子技術中，控制部分是按模擬信號來設計和工作。目前，在整個的電子模擬電路系統(tǒng)中，電視、音響設備、照片處理、通訊、網絡等都逐步實現(xiàn)了數字化，而最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來，數字電源的研究勢頭不減，成果也越來越多。在電源數字化方面走在前面的公司主要有TI和Microchip。
3、軟開關技術
為提高變換器的變換效率，各種軟開關技術應用而生，具有代表性的是無源軟開關技術和有源軟開關技術，主要包括零電壓開關/零電流開關(ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電壓/零電流脈寬調制技術(ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過渡/零電流過渡脈寬調制(ZVT/ZCT-PWM)技術等。采用軟開關技術可以有效地降低開關損耗和開關應力，有助于變換器變換效率的提高。
4、功率因數校正技術(PFC)
由于AC/DC變換電路的輸入端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸入時,單相整流電源供電的電子設備，電網側(交流輸入端)功率因數僅為0.6～0.65。采用PFC(功率因數校正)變換器，網側功率因數可提高到0.95～0.99，輸入電流THD小于20%。既治理了電網的諧波污染，又提高了電源的整體效率。這一技術稱為有源功率因數校正APFC單相，APFC國內外開發(fā)較早，技術已較成熟。目前PFC技術主要分為有源PFC技術和無源PFC技術兩大類，采用PFC技術可以提高AC/DC變化器輸入端功率因數，減少對電網的諧波污染，但還有待繼續(xù)研究發(fā)展。
5、模塊化技術
模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。近年來，有些公司把開關電源的驅動保護電路也裝到功率模塊中去，構成了“智能化”功率模塊(IPM)，不但縮小了整機的體積，更方便了整機的設計制造。實際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重，對器件造成更大的電應力(表現(xiàn)為過電壓、過電流、毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM)，它把一臺整機的所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，這樣的模塊經過嚴格合理的熱、電、機械方面的設計，達到優(yōu)化完美的境地。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數降到最小，從而把器件承受的電應力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。
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