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开关电源的发展

发布时间： 2016-06-20 09:47:43 关注量：1598

开关电源的发展使电源摆脱了笨重、低效的变压线性电源，但是，随着电子技术的发展，很多设备都向便携式、微型化发展，这促使电源技术必须向高频化发展，研究表明，电源产品的体积，重量与供电频率的平方成反比。

1）电力电子设备的小型化、轻量化和高功率密度化

电力电子设备的发展方向之一是小型化，降低其体积、重量，提高功率密度。例如，随着微处理器大规模集成电路（VLSI）尺寸的不断减小，而供电电源的尺寸与微处理器相比却要大得多。因此，必须采取新的技术来降低开关电源的体积重量。20世纪人们在提高开关电源功率密度方面做了不少工作。开关电源的小型化、减轻重量对便携式电子设备（如移动电话、数码相机）尤为重要。为了实现开关电源高功率密度，必须提高PWM DC/DC转换器的工作频率，从而减小电路中储能元件的体积和重量。

2）高频电力电子技术

1980年以前，开关电源中PWM DC/DC转换器的开关频率为20～50 kHz，从1980年起，提高开关频率成为减少开关电源尺寸的有效手段，同时也改善了开关电源的动态性能。现在⒛0～500 kHz已成为输出100 W以下开关电源的标准开关频率。特殊制造的小功率开关电源，其开关频率已经达到了几兆赫。

给出了20世纪70年代以后的30年，通信和计算机用开关电源DC/DC转换器高功率密度的发展进程。可见，高频化、高功率密度和高效率是开关电源技术发展进步的重要标志。

3）高效率和软开关技术

PWM开关电源按硬开关模式工作时，在开关过程中，功率开关器件的电压和电流波形有交叠，因而开关损耗大。高频化可以缩小感性元件和容性元件的体积重量，但开关频率越高，开关损耗越大。为此，必须采取措施来提高高开关频率DC/DC转换器的效率。人们研究了在开关过程中开关器件的电压和电流波形不相交叠的技术，即所谓零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）技术，总称为软开关技术（相对于PWM硬开关技术而言）。除了减小开关损耗以外，应用软开关技术还可以大大降低开关的噪声，以及减小了开关电源对外界的电磁干扰。

20世纪90年代中期，30A/48V PWM DC/DC转换器采用移相全桥ZVS-PWM技术后，重7kg，比用PWM技术的同类产品重量下降40％。软开关技术的开发和应用，提高了开关电源的效率。据说，最近国外小功率DC/DC转换器开关电源模块（48/12V）总效率可以达到96％；48/5V DC/DC转换器开关电源模块的效率可以达到92％～93％。⒛世纪末，国内生产的通信用50～100 A输出，全桥移相式ZVZCS-PWM开关电源模块的效率超过93％。

1994年2月，IEEE电力电子学会组织“功率转换技术2000年展望专题研讨会”，就DC/DC及AC/DC功率转换器的发展趋势与需求进行讨论。指出 “高功率密度DC/DC零电压开关转换器”与开关器件的性能、无源元件的性能、封装技术等有很大关系。并预测，与1994年相比，到2000年，在保证可靠性增强一倍的基础上，DC/DC转换器的成本将降低一半，功率密度可以提高一倍。事实证明，有的DC/DC转换器产品已经达到了这个目标。

4）同步整流技术

对于低电压大电流输出的开关电源，进一步提高其效率的措施是：在应用软开关技术的基础上，以功率MOS管反接作为整流用开关二极管，称为同步整流（Synchronous Rectifier，SR），用皿代替肖特基二极管（SBD）可以降低整流管压降，从而提高开关电源的效率。有报道称，应用软开关和同步整流技术的小功率DC/DC转换器开关电源，48/12V模块的效率可以达到96％、48％/5V模块的效率可以达到92％～93％。

日本在一台100 W的软开关（ZVS）开关电源上试验的结果是，用SBD的开关电源效率为83％，电路损耗（包括整流器件、变压器、开关管、控制电路、滤波器等）为21W；而改用SR后的开关电源效率为90％，电路损耗为11W。

5）压电变压器

在高频开关电源中，应用压电（Piezo-e1ectric）变压器（简称PET）可以使开关电源实现轻、小、薄和高功率密度。例如，一台DC/DC开关电源中的PET，其DC/DC转换器输人为有源钳位ZVS逆变电路，产生梯形波交流电，经过PET输出给整流滤波电路。这里应指明的是，PET不属于磁元件的范围。

客户感言

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北京合康亿盛变频科技股份有限公司

经人介绍认识了艾德杰，试着从他们那里买了一套产品，性能稳定，故障几乎没有，即便有点小问题，他们也会过来处理，后来就一直和他们进行友好合作。
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武汉中元华电科技股份有限公司

在我们决定与艾德杰电源合作后，他们派出技术骨干和我们的技术部门沟通，充分了解了我司的使用需求后立即准备方案，待我们确认方案后，艾德杰的工作人员马上将此提上日程，在距预约交货期还有5天的时候，就已将我司定制的电源送上门，安装调试，产品使用至今，一切良好，非常感谢艾德杰的鼎力支持，不辞劳苦的帮我们设计开发新产品，技术可靠，服务周到。
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中国中船重工集团707所

我们公司的工程师只擅长一部分工作，另一部分与电源有关的工作不是很擅长，公司有个新项目需要他人来合伙开发，生产，一时半会儿找不到合作伙伴。网上找到了艾德杰，经过实地考察，我们决定和艾德杰试着合作一次，整个合作过程，我们多次沟通，商量，他们的工程师技术好，经验丰富，我们和他们一起探讨，彼此的知识面都扩大了，合作过程中设计到多次修改，他们的工程师半句怨言都没有，合作的过程非常满意，产品准时交给我们使用，...
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北京铁道机车研究所

一次偶然的机会艾德杰的销售人员联系到我们，我们抱着试试看的心情从他那里订购了一台电源，性能很好，从那之后我们就建立了长期的合作关系，偶尔有一点点的小故障，他们的工作人员都会很快的过来帮忙处理。服务热情周到，他们才是我们的好兄弟，好帮手。
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李明仕

湖北武汉人 1970年7月出生硕士学历。从事电源设计研发工作30年，先后担任多家电源公司的技术总监技术成果 1． 1996年获武汉市科学技术研究成果证书武科成证字(96)第014号登记号WK9601003 成果名称:DTK系列开关型直流稳压电源 2． 1996年武汉高创电子有限公司的电源项目获得电源行业的第一个国家火炬计划 3． 2000年武汉玉星电子有限责任公司<<电压过零检控软开关电源>>项目获科技部中小型企业创新基金无偿资助,项目代号20004214054563 4.　电源方面各项专利近20项，其中发明专利2项。 5. 国内电源期刊上发表多篇论文。

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沈锦飞

1955年出生，现任江南大学物联网学院教授、硕士生导师。主要从事电力电子电路、装置与电能质量控制的研究和教学工作，发表学术论文30多篇，其中EI检索5篇，获得教育部科技进步奖、江苏省教学成果奖、无锡市科技进步奖，多项发明专利，主编本科教材；被评为无锡市优秀教师、市级先进个人。是中国自动化学会会员、江苏省电工协会自动控制系统专委会委员、无锡市自动化学会理事、无锡市电机工程学会理事。

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颜文旭

1971 年出生，现任江南大学物联网工程学院教授，硕士生导师。现主要从事电力电子技术及智能控制、机电一体化及过程控制等领域的研究和开发工作，发表学术论文30篇（其中EI收录6篇），获专利12项，参加编制十二五国家级规划教材，国家自然科学基金项目，省青年科学基金项目，市级重点实验室建设，主持方块地毯自动包装生产线开发、2.0MW风力发电变流器、10kV高压固态软起动器、船舶压载水物理强化处理核心技术...

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