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開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析
從我國開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展過(guò)程可以了解國際開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的一個(gè)側面，雖然一般說(shuō)來(lái)，我國技術(shù)發(fā)展水平與國際先進(jìn)水平平均有5～10年差距。 70年代起，我同在黑白電視機，中小型計算機中開(kāi)始應用5V，20-200A，20kHZ AC－ DC開(kāi)關(guān)電源。80年代進(jìn)入大規模生產(chǎn)和廣泛應用階段，并開(kāi)發(fā)研究0.5～5MHz準諧振型軟開(kāi)關(guān)電源。80年代中，我國通信（如程注交換機）電源在A(yíng)C－DC及DC－DC開(kāi)關(guān)電源應用領(lǐng)域中所六比重還比較低。80年代末我國通信電源大規模更新?lián)Q代，傳統的鐵磁穩壓-整流電源和晶閘管（Thyristor，原稱(chēng)可控硅元件）相控穩壓電源為大功率（48V， 6kw） AC－DC開(kāi)關(guān)電源（通信系統中常稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型整流器SMR）所持代；并開(kāi)始在辦公室自動(dòng)化設備中得到應用。工業(yè)應用方面，在鍋爐火焰控制，繼電保護，激光，彩色TV，離子管燈絲發(fā)射電流調節，離子注射機，鹵鎢燈控制等系統中均有應用。90年代我國又研制開(kāi)發(fā)了一批新型專(zhuān)用非關(guān)電源，典型例子如下： 1.衛星開(kāi)關(guān)電源。東方紅三號通信衛星、風(fēng)云一號、二號氣象衛星均應用了開(kāi)關(guān)電源。特點(diǎn)是：多路輸出，不可維修性，要求長(cháng)期不改變性能，設置冗余模塊，可靠性高，EMC 滿(mǎn)足空間環(huán)境條件，高效，輕小。 2遠程火箭控制系統的DC－DC開(kāi)關(guān)電源，要求發(fā)射過(guò)程中高度可靠。 3 1000kW牽引變流器4500V／1200A GTO門(mén)控250W開(kāi)關(guān)電源。 4 40kW固體脈沖激光器的軟開(kāi)關(guān)電源。用4臺10kw全橋多諧振ZVS變換器并聯(lián)。 5．焊機用雙IGBT管正激車(chē)電壓轉換一脈定調制（ZVT－PWM）軟開(kāi)關(guān)電源。輸出20kW， 500A，開(kāi)關(guān)頻率40kHZ，效率92％。特點(diǎn)是負載大范圍變化頻繁，工作環(huán)境惡劣。要求電源沖擊電流小，動(dòng)態(tài)特性好，無(wú)過(guò)沖，負載個(gè)影響軟開(kāi)關(guān)性質(zhì)。 6.變電所在流操作系統開(kāi)關(guān)電源。供繼電保護和自動(dòng)裝置及蓄電池充電用。代替晶閘管調壓系統，輸出10A，180～286V。主開(kāi)關(guān)管用IGBT或功率MOSFET。 7.單相和三相高功率因數整流器（有源功率同數校正器）。
可以看出20一30年中，我國開(kāi)關(guān)電源的應用領(lǐng)域和技術(shù)性能有很大進(jìn)展，這與因家基礎工業(yè)和國力增強有密切關(guān)系，也和國際先進(jìn)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)影響有關(guān)。充分顯示了中國電源技術(shù)人員的聰明才智和艱苦奮斗的創(chuàng )業(yè)精神。 90年代，中小型（500W以下）AC－DC和DC-DC開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)是：高頻化（開(kāi)關(guān)頻率達300－400kHZ）以達到高功率密度，體小量輕；力求高效和高可靠；低成本；低輸出電壓（≤3V；AC輸入端高功率同數等。在今后5年內仍然將沿這些方向發(fā)展。
主要技術(shù)標志從技術(shù)上看，幾十年來(lái)推動(dòng)開(kāi)關(guān)電源性能和技術(shù)水平不斷提高的本要標志是：
1.新型高頻功率半導體器件的開(kāi)發(fā)使實(shí)現開(kāi)關(guān)電源高頻化有了可能。 如功率MOSFET和IGBT已完全可代替功率晶體管和晶閘管，從而使中小型開(kāi)關(guān)電源下作頻率可達到400kHZ（AC－DC）和1MHZ（DC-DC）的水平。超快恢復功率二極管，MOSF ET問(wèn)步整流技術(shù)的開(kāi)發(fā)也為高效低電壓輸出（例如3V）開(kāi)關(guān)電源的研制有了可能�，F正在探索研制耐高溫的高性能碳化磚功率來(lái)導體器件。
2.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使高效率高頻開(kāi)關(guān)變換器的實(shí)現有了可能。 PWM開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作（開(kāi)／關(guān)過(guò)程中電壓卜降／上升和電流上升／下降波形有交疊），因而開(kāi)關(guān)損耗大。開(kāi)關(guān)電源高頻化可以縮小體積重量，但開(kāi)關(guān)損耗卻更大了（功耗與頻率成正比）。為此必須研究開(kāi)關(guān)電比／電流波形個(gè)交更的技術(shù)，即所謂零電壓（ZVS）／本電流（ZCS）開(kāi)關(guān)技術(shù)，或稱(chēng)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)（相對于PWM硬開(kāi)關(guān)技術(shù)而言），小功率軟開(kāi)關(guān)電源效率可提高到80一85％。 70年代諧報開(kāi)關(guān)電源奠定了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的基礎。以后新的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷涌現，如準諧振（80年代中）全橋移相ZVS－PWM，恒頻ZVS－PWM／ZCS－PWM（80年代末）ZVS －PWM有源鉗位；ZVT－PWM／ZCT-PWM（90年代初）全橋移相 ZV－ZCS－PWM（90年代中）等。我國已將最新軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應用于6Kw通信電源中，效率達93%。
3.控制技術(shù)研究的進(jìn)展。如電流型控制及多環(huán)控制，電荷控制，一周期控制，功率因數控制，DSP控制；及相應專(zhuān)用集成控制芯片的研制成功等，使開(kāi)關(guān)電源動(dòng)態(tài)性能有很大提高，電路也大幅度簡(jiǎn)化。
4.有源功率團數校正技術(shù)（APFC）的開(kāi)發(fā)，提高了AC－DC開(kāi)關(guān)電源功率因數。 由于輸入端有整流一電容元件，AC－DC開(kāi)關(guān)電源及一大類(lèi)整流電源供電的電子設備（如逆變器，UPS）等的電網(wǎng)測功率團數僅為0.65，80年代用APFC技術(shù)后可提高到0.95 ～0.99，既治理了電網(wǎng)的諧波“污染”，又提高了開(kāi)關(guān)電源的整體效率。單相APFC是DC －DC開(kāi)關(guān)變換器拓撲和功率因數控制技術(shù)的具體應用，而三相APFC則是三相PWM整流開(kāi)關(guān)拓撲和控制技術(shù)的結合。
5.磁性元件新型磁材料和新型變壓器的開(kāi)發(fā)。 如集成磁路，平面型磁心，超薄型（Low profile）變壓器；以及新型變壓器如壓電式，無(wú)磁心印制電路（PCB）變壓器等，使開(kāi)關(guān)電源的尺寸重量都可減少許多。
6.新型電容器和EMI濾波器技術(shù)的進(jìn)步，使開(kāi)關(guān)電源小型化并提高了EMC性能。
7.微處理器監控和開(kāi)關(guān)電源系統內部通信技術(shù)的應用，提高了電源系統的可靠性。 90年代末又提出了新型開(kāi)關(guān)電源的研制開(kāi)發(fā)，這也是新世紀開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展遠景。如：用一級AC－DC開(kāi)關(guān)變換器實(shí)現穩壓或穩流，并具有功率因數校正功能，稱(chēng)為單管單級（SingleSwitch Single Stage）或4S高功率因數AC－DC開(kāi)關(guān)變換器；輸出1V， 50A的低電壓大電流DC－DC變換器，又稱(chēng)電壓調節模塊VRM，以適應下一代超快速微處理器供電的需求；多通道（Multi－Channel或Multi－Phase）DC－DC開(kāi)關(guān)變換器；網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器（Server）的開(kāi)關(guān)電源刊可攜帶式電子設備的高頻開(kāi)關(guān)電源等。
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