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開關(guān)電源技術(shù)的七大發(fā)展方向

更新時(shí)間:2021-04-14 08:57:59點(diǎn)擊次數(shù):2773次

開關(guān)模式電源(Switch Mode Power Supply,簡(jiǎn)稱SMPS),又稱交換式電源、開關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓,透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)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(shè)備,例如個(gè)人電腦,而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。開關(guān)電源作為重要的電能轉(zhuǎn)換裝置,PCB抄板技術(shù)人員一直以來都非常關(guān)注其技術(shù)的發(fā)展方向。未來,開關(guān)電源計(jì)算將朝著以下幾個(gè)方面升級(jí)。


1、小型、薄型、輕量化

由于電源輕、小、薄的關(guān)鍵是高頻化,所以,國(guó)外目前都在致力于開發(fā)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(shí)采用表面安裝(SMT)技術(shù)在PCB兩面布置元器件以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。


2、高效率

開關(guān)電源高頻化使傳統(tǒng)的PWM開關(guān)(硬開關(guān))功耗加大,效率降低,噪聲也增大了,達(dá)不到高頻高效的預(yù)期收益,因此,實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、零電流關(guān)斷的軟開關(guān)技術(shù)將成為開關(guān)電源未來的主流。采用軟開關(guān)技術(shù)可以使效率達(dá)到88%~92%。


3、高可靠性

在設(shè)計(jì)方面,開關(guān)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(fù)雜、可靠性差的問題,也增加了保護(hù)等功能,簡(jiǎn)化了電路,提高了平均無故障時(shí)間。特別是單片開關(guān)電源的出現(xiàn),極大提高了可靠性。


4、模塊化

開關(guān)電源模塊化(模塊電源)可以構(gòu)成分布式電源系統(tǒng),從而提高可靠性;可以做成插入式,實(shí)現(xiàn)熱交換,從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)能快速更換模塊插件;多臺(tái)模塊并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。此外,還可以再電源系統(tǒng)建成后,根據(jù)發(fā)展需要不斷擴(kuò)大其容量。


5、低噪聲

開關(guān)電源的一個(gè)缺點(diǎn)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(shù),在原理上來說既可以實(shí)現(xiàn)高頻化,又可以降低噪聲。但諧振變換技術(shù)也有其難點(diǎn),如難準(zhǔn)確地控制開關(guān)頻率、諧振時(shí)增大了元器件負(fù)荷、場(chǎng)效應(yīng)管的寄生電容易引起短路損耗,元器件熱應(yīng)力難以轉(zhuǎn)向開關(guān)管等。


6、電源系統(tǒng)的管理和控制

應(yīng)用微處理器或計(jì)算機(jī)集中控制和管理電源系統(tǒng),可以及時(shí)反映開關(guān)電源環(huán)境的各種變化。用中央處理單元實(shí)現(xiàn)智能控制,可自動(dòng)診斷故障,減少維護(hù)工作量,確保開關(guān)電源的正常運(yùn)行。


7、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)

利用計(jì)算機(jī)對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)和模擬試驗(yàn),十分有效,是最為快速經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方法,常采用的軟件有Pspice、Saber、Multisim等。


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