中心議題：

• 開關電源的分類
• 開關電源的選擇要素
• 開關電源技術的發展動向

解決方案：

• DC／DC變換
• AC／DC變換

根據開關電源的發展及分類，對DO／DO、AC／DC變換器的拓撲結構和特性作了闡述，結合國內外開關的兩大類變換器新技術動向進行探討，敘述了開關電源的選擇。

1引言

隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人的工作
、生活的關係日益密切，電力電子設備都離不開可靠的電源。進入20世紀8O年代，計算機電源全麵實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代；進入20世紀9O年代，開關電源相繼進入各種電子
、電器設備領域或程控交換機、通訊、dianlijianceshebei
，kongzhishebeidianyuandouyiguangfandishiyonglekaiguandianyuan
，gengcujinlekaiguandianyuanjishudexunsufazhan。kaiguandianyuanshiliyongxiandaidianzijishukongzhikaiguanjingtiguankaitongheguanduandeshijianbilv，weichiwendingshuchudianyadeyizhongdianyuan，kaiguandianyibanyoumaichongkuandutiaozhi（pwm）控製IC和MOSFET構成。

開kai關guan電dian源yuan和he線xian性xing電dian源yuan相xiang比bi，二er者zhe都dou隨sui著zhe輸shu出chu率lv關guan上shang，反fan而er高gao於yu開kai關guan電dian源yuan，這zhe一yi點dian稱cheng為wei成cheng本ben反fan轉zhuan點dian。隨sui著zhe電dian力li電dian子zi技ji術shu的de發fa展zhan和he創chuang新xin
，使shi得de開kai關guan電dian源yuan技ji術shu也ye在zai不bu斷duan地di創chuang新xin，成cheng本ben反fan轉zhuan點dian日ri益yi向xiang低di翰han出chu電dian力li端duan移yi動dong，這zhe為wei開kai關guan電dian源yuan提ti供gong了le廣guang闊kuo發fa展zhan空kong間jian。開kai關guan電dian源yuan高gao頻pin化hua是shi其qi發fa展zhan的de方fang向xiang
，高gao頻pin化hua使shi開kai關guan電dian源yuan小xiao犁li化hua
，拜bai使shi開kai關guan電dian源yuan進jin入ru更geng廣guang泛fan的de應ying用yong領ling域yu。特te別bie是shi在zai高gao新xin技ji術shu領ling域yu的de應ying用yong，推tui動dong了le高gao新xin技ji術shu產chan品pin的de小xiao型xing化hua
、輕便化。另外開關電源的發展與應用，在節約能源、節約資源及保護環境方麵都具有重要的意義。

2開關電源的分類

人們在開關電源技術領域是邊開發相關電力電子器件，邊開發開關變頻技術。兩者相互促進推動著。開關電源可分為AC／DC和DC／DC兩大類。DC／DC變換器現已實現模塊化，且設計技術及生產工藝在國內
、外均已成熟和標準化並得到用戶的認可；但AC／DC的模塊化
，因其自身的特性，使得在模塊化的進程中遇到較為複雜的技術和工藝製造問題。

2．1DC／DC變換

DC／DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流暫波。暫波器的工作方式有兩種，一是脈寬調製方式Ts不變，改變ton（通用）；二是頻率調製方式，ton不變。改變Ts（易產生幹擾），具體的電路有以下幾類：

（1）BUCK電路一降壓暫波器，其輸出平均電壓Vo小於輸入電壓Vt，極性相同。

（2）BUCK電路一壓暫波器
，其輸出平均電壓v0大於或小於輸入電壓，極性相同。

（3）BUCK電路一壓或升壓暫波器，其輸出平均電壓Vo大於或小於輸入電壓v0，極性相反


，電感傳輸。

（4）BUCK電路一降壓或升壓變壓器，其輸出平均電壓v0大於或小於輸入電壓U極性相反，電容傳輸。

當今軟開關技術使得DC／DC發生了質的飛躍，美國V～COR公司設計製造多種EC～軟開關DO／DO變換器，其最大輸出功率有300W、6OOW、800W等，相應的功率密度為6、2
、10、17瓦每立方厘米
，效率為200300kHz，功率密度已達到27瓦每立方厘米，采用同整流器（M0SFET代替肖特基二極管）
，使整個電路功率提高90%。
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2．2AC／DC變換

AC／DC變換是將交流變換為直流，其功率流向是可以雙向的，功率流由電源流向，負載的稱為“整流”。功率由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC／DC變換器輸入為50／60Hz的交流電，因必須經整流濾波，因此體積相對較大的濾波電容是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UI、CCE等）及EMC指令的限製（如IEC
、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC率波電及使用符合安全標準的元件
，這樣就限製AC／DC電源體積的小型化。另外
，由於內部的高頻、高壓
、大電流開關動作，使解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求。由於同樣的原因，高電壓

、大電流開關使很多電源損耗增大，限製了很高的要求。由於同樣的原因，高電壓、大電流開關使很多電源工作損耗增大，限製了AC／DC變換器模塊化的進程，因此必須采用電源係統優化方法，才能使其工作效率達到一定滿意程度。

AC／DC變換按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路，按電源相數可分為單相、三相和多相，按電路T作象限分為一象限
、二象限
、三象限
、四象限。

3開關電源的選用

開關電源在輸入抗幹擾性能上，由於其自身電路的特點（多極串聯），一般的輸入幹擾如浪湧電壓很難通過
，在輸出電壓穩定度這一技術指標上與線性電源相比具有較大的優勢，其輸出電壓穩定度可達0．5～1%。

3．1輸出電流的選擇

因開關電源工作效率高，一般可達到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應準確測量或計算用電設備的最大吸收電流，以使被選用的開關電源具有高的性能價格比。

通常輸出計算公式為：


3．2接地

開關電源比、線性電源會產生更多的幹擾
，對共膜幹繞敏感的用電設備，應采取接地和屏蔽措施。按ICEIO00
、FCC等EMC限製，開關電源均采用EMC電磁兼容措施，因此開關電源一般帶有EMC電磁兼容濾器。如利華技術的HA係列開關電源將其FG端子接大地或接用戶機殼
，方能滿足上述電磁兼容的要求。

3．3保護電路

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)需(xu)具(ju)有(you)過(guo)流(liu)過(guo)熱(re)短(duan)路(lu)等(deng)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，故(gu)在(zai)設(she)計(ji)時(shi)應(ying)首(shou)先(xian)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)齊(qi)備(bei)的(de)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)
，並(bing)且(qie)其(qi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)的(de)技(ji)術(shu)參(can)數(shu)應(ying)與(yu)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)特(te)性(xing)相(xiang)匹(pi)配(pei)，以(yi)避(bi)免(mian)損(sun)壞(huai)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)或(huo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)。

4開關電源技術的發展動向

開關電源的發展方向是高頻、高可靠、低耗
、低噪聲、抗幹擾和模塊化。由於開關電源輕、小、簿bu的de關guan鍵jian技ji術shu是shi高gao頻pin化hua，因yin此ci，國guo外wai各ge大da開kai關guan電dian源yuan製zhi造zao商shang都dou致zhi力li於yu同tong步bu開kai發fa新xin型xing智zhi能neng化hua的de元yuan器qi件jian，特te別bie是shi該gai變bian二er次ci整zheng流liu器qi件jian的de損sun耗hao
，並bing在zai功gong率lv鐵tie氧yang體ti（Mn．Zn）材料上加大科技創新，以提高在高頻和較大磁通密度（Bs）下獲得高磁性能，而電容器的小型化也是一項關鍵技術。

SMT技術應用使得開關電源取得了長足的進展
，在電路板兩麵布星，元器件以確保開關的輕
、小、簿。開關電源的高頻化就必然對傳統的PWM開關技術進行創新。實現ZVS、ZCSdekaiguanjishuyichengweikaiguandianyuandezhuliujishu。bingdafudutigaolekaiguandianyuandegongzuoxiaolv。duiyukekaoxingzhibiao，meiguodekaiguandianyuanshengchanshangtongguojiangdiyunxingdianliuhewendudengcuoshiyijianshaoqijiandeyingli，shidekaiguankekaoxingdadatigao。

模塊化是開關電源發展的總體趨式
，可以采用模塊化電源組分布式電元源係統
，可以設計成NI亢(kang)餘(yu)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)
，並(bing)實(shi)現(xian)聯(lian)係(xi)方(fang)式(shi)的(de)容(rong)量(liang)擴(kuo)展(zhan)。而(er)采(cai)用(yong)部(bu)分(fen)諧(xie)板(ban)轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)，在(zai)理(li)論(lun)上(shang)既(ji)可(ke)實(shi)現(xian)高(gao)頻(pin)化(hua)又(you)可(ke)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)，但(dan)部(bu)分(fen)諧(xie)振(zhen)轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)
，在(zai)理(li)論(lun)上(shang)既(ji)可(ke)實(shi)現(xian)高(gao)頻(pin)化(hua)又(you)可(ke)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)
，但(dan)部(bu)分(fen)諧(xie)振(zhen)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)的(de)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)仍(reng)存(cun)在(zai)著(zhe)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)問(wen)題(ti)，故(gu)仍(reng)需(xu)在(zai)理(li)論(lun)上(shang)既(ji)可(ke)實(shi)現(xian)高(gao)頻(pin)化(hua)又(you)可(ke)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)

，但(dan)部(bu)分(fen)諧(xie)振(zhen)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)的(de)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)仍(reng)存(cun)在(zai)著(zhe)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)
，故(gu)仍(reng)需(xu)在(zai)這(zhe)一(yi)領(ling)域(yu)開(kai)展(zhan)大(da)量(liang)工(gong)作(zuo)，以(yi)使(shi)得(de)該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)得(de)以(yi)應(ying)用(yong)。