開關電源技術的七大發展方向

發表時間:2021-06-15 09:04:05 人氣:263

開關模式電源(Switch Mode Power Supply,簡稱SMPS),又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。開關電源作為重要的電能轉換裝置,PCB抄板技術人員一直以來都非常關注其技術的發展方向。未來,開關電源計算將朝著以下幾個方面升級。


1、小型、薄型、輕量化

由于電源輕、小、薄的關鍵是高頻化,所以,國外目前都在致力于開發新型高頻元器件,特別是改善二次整流管的損耗、變壓器及電容的小型化,并同時采用表面安裝(SMT)技術在PCB兩面布置元器件以確保開關電源的輕、小、薄。


2、高效率

開關電源高頻化使傳統的PWM開關(硬開關)功耗加大,效率降低,噪聲也增大了,達不到高頻高效的預期收益,因此,實現零電壓導通、零電流關斷的軟開關技術將成為開關電源未來的主流。采用軟開關技術可以使效率達到88%~92%。


3、高可靠性

在設計方面,開關電源使用較少的器件,提高了集成度,這樣不但解決了電路復雜、可靠性差的問題,也增加了保護等功能,簡化了電路,提高了平均無故障時間。特別是單片開關電源的出現,極大提高了可靠性。


4、模塊化

開關電源模塊化(模塊電源)可以構成分布式電源系統,從而提高可靠性;可以做成插入式,實現熱交換,從而在運行中出現故障時能快速更換模塊插件;多臺模塊并聯可實現大功率電源系統。此外,還可以再電源系統建成后,根據發展需要不斷擴大其容量。


5、低噪聲

開關電源的一個缺點是噪聲大。若單純追求電源高頻化,噪聲便隨之增大。采用部分諧振變換技術,在原理上來說既可以實現高頻化,又可以降低噪聲。但諧振變換技術也有其難點,如難準確地控制開關頻率、諧振時增大了元器件負荷、場效應管的寄生電容易引起短路損耗,元器件熱應力難以轉向開關管等。


6、電源系統的管理和控制

應用微處理器或計算機集中控制和管理電源系統,可以及時反映開關電源環境的各種變化。用中央處理單元實現智能控制,可自動診斷故障,減少維護工作量,確保開關電源的正常運行。


7、計算機輔助設計(CAD)

利用計算機對開關電源進行CAD設計和模擬試驗,十分有效,是最為快速經濟的設計方法,常采用的軟件有Pspice、Saber、Multisim等。


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