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開(kāi)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:2601次

開(kāi)關(guān)模式電源(Switch Mode Power Supply,簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS),又稱(chēng)交換式電源、開(kāi)關(guān)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(gè)位準的電壓,透過(guò)不同形式的架構轉換為用戶(hù)端所需求的電壓或電流。開(kāi)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備,例如個(gè)人電腦,而開(kāi)關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉換。開(kāi)關(guān)電源作為重要的電能轉換裝置,PCB抄板技術(shù)人員一直以來(lái)都非常關(guān)注其技術(shù)的發(fā)展方向。未來(lái),開(kāi)關(guān)電源計算將朝著(zhù)以下幾個(gè)方面升級。


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,國外目前都在致力于開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。


2、高效率

開(kāi)關(guān)電源高頻化使傳統的PWM開(kāi)關(guān)(硬開(kāi)關(guān))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(shí)現零電壓導通、零電流關(guān)斷的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將成為開(kāi)關(guān)電源未來(lái)的主流。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以使效率達到88%~92%。


3、高可靠性

在設計方面,開(kāi)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雜、可靠性差的問(wèn)題,也增加了保護等功能,簡(jiǎn)化了電路,提高了平均無(wú)故障時(shí)間。特別是單片開(kāi)關(guān)電源的出現,極大提高了可靠性。


4、模塊化

開(kāi)關(guān)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(shí)現熱交換,從而在運行中出現故障時(shí)能快速更換模塊插件;多臺模塊并聯(lián)可實(shí)現大功率電源系統。此外,還可以再電源系統建成后,根據發(fā)展需要不斷擴大其容量。


5、低噪聲

開(kāi)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(lái)說(shuō)既可以實(shí)現高頻化,又可以降低噪聲。但諧振變換技術(shù)也有其難點(diǎn),如難準確地控制開(kāi)關(guān)頻率、諧振時(shí)增大了元器件負荷、場(chǎng)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(kāi)關(guān)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(shí)反映開(kāi)關(guān)電源環(huán)境的各種變化。用中央處理單元實(shí)現智能控制,可自動(dòng)診斷故障,減少維護工作量,確保開(kāi)關(guān)電源的正常運行。


7、計算機輔助設計(CAD)

利用計算機對開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行CAD設計和模擬試驗,十分有效,是最為快速經(jīng)濟的設計方法,常采用的軟件有Pspice、Saber、Multisim等。


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