引言

　　開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展從來(lái)都是與半導(dǎo)體器件及磁性元件等的發(fā)展休戚相關(guān)的克矿。高頻化的實(shí)現(xiàn)李臀，需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁元件。發(fā)展功率MOSFET冷离、IGBT等新型高速器件吵冒，開(kāi)發(fā)高頻用的低損磁性材料，改進(jìn)磁元件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法西剥，提高濾波電容的介電常數(shù)及降低其等效串聯(lián)電阻等痹栖，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源小型化始終產(chǎn)生著巨大的推動(dòng)作用。

　　隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展蔫耽，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛结耀，電子設(shè)備的種類(lèi)也越來(lái)越多，電子設(shè)備與人們的工作匙铡、生活的關(guān)系日益密切。任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源碍粥，它們對(duì)電源的要求也越來(lái)越高鳖眼。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄嚼摩、小和高效率為發(fā)展方向钦讳。

　　傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)比較成熟枕面，并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊栖挣，具有穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小贮祥、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)夫次。但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器。由于調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)程昨，為了保證輸出電壓穩(wěn)定搔冈，其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管功耗較大咖亏，電源效率很低肩菲，一般只有45％左右。

　　另外已唐，由于調(diào)整管上消耗較大的功率犹佣，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的要求绞芽。20世紀(jì)50年代皱辞，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，為搭載火箭開(kāi)發(fā)了開(kāi)關(guān)電源筏餐。在近半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過(guò)程中开泽，開(kāi)關(guān)電源因具有體積小、重量輕魁瞪、效率高穆律、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源导俘，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中峦耘。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化旅薄，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代辅髓。20世紀(jì)90年代，開(kāi)關(guān)電源在電子少梁、電器設(shè)備洛口、家電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期凯沪。

　　開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)第焰，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。以功率晶體管（GTR）為例卫削，當(dāng)開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)产贤，集電極和發(fā)射極兩端的壓降接近零；當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)赌矩，其集電極電流為零鹦房。所以其功耗小，效率可高達(dá)70％－95％浑梳。而功耗小悲社，散熱器也隨之減小。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源直接對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流赴笨、濾波涯锅、調(diào)整，然后由開(kāi)關(guān)調(diào)整管進(jìn)行穩(wěn)壓忆键，不需要電源變壓器漱南。此外，開(kāi)關(guān)工作頻率為幾十千赫憋庙，濾波電容器笔喉、電感器數(shù)值較小。因此開(kāi)關(guān)電源具有重量輕硝皂、體積小等優(yōu)點(diǎn)常挚。

　　另外，由于功耗小，機(jī)內(nèi)溫升低奄毡，提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性折欠。而且其對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力也有較大的提高，一般串聯(lián)穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動(dòng)范圍為220±10％吼过，而開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓在110－260伏范圍內(nèi)變化時(shí)锐秦，都可獲得穩(wěn)定的輸出電壓。

　　開(kāi)關(guān)電源的高頻化是電源技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)盗忱，高頻化帶來(lái)的效益是使開(kāi)關(guān)電源裝置空前地小型化酱床，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用趟佃，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化扇谣、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有深遠(yuǎn)的意義闲昭。

　　目前市場(chǎng)上開(kāi)關(guān)電源中功率管多采用雙極型晶體管冕咒，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)幾十千赫；采用MOSFET的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)幾百千赫阐赖。為提高開(kāi)關(guān)頻率闲耿，必須采用高速開(kāi)關(guān)器件。對(duì)于兆赫以上開(kāi)關(guān)頻率的電源可利用諧振電路皆舅，這種工作方式稱為諧振開(kāi)關(guān)方式。

　　它可以極大地提高開(kāi)關(guān)速度蓄士，理論上開(kāi)關(guān)損耗為零特植，噪聲也很小，這是提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率的一種方式肋漏。采用諧振開(kāi)關(guān)方式的兆赫級(jí)變換器已經(jīng)實(shí)用化逝惑。開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面。

　　一茶黄、小型化巾沟、薄型化、輕量化崔败、高頻化———開(kāi)關(guān)電源的體積祷安、重量主要是由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開(kāi)關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積兔乞；在一定范圍內(nèi)汇鞭，開(kāi)關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容庸追、電感及變壓器的尺寸霍骄，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此读整，高頻化是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向簿训。

　　二、高可靠性———開(kāi)關(guān)電源使用的元器件比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍米间，因此提高了可靠性强品。從壽命角度出發(fā)，電解電容车伞、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命择懂。所以，要從設(shè)計(jì)方面著眼关读，盡可能使用較少的器件蝶映，提高集成度。這樣不但解決了電路復(fù)雜够戒、可靠性差的問(wèn)題擦斑，也增加了保護(hù)等功能，簡(jiǎn)化了電路驼牵，提高了平均無(wú)故障時(shí)間才昔。

　　三、低噪聲———開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲大蛮昭。單純地追求高頻化峰礁，噪聲也會(huì)隨之增大。采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)腋积，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲鞠洪。所以，盡可能地降低噪聲影響是開(kāi)關(guān)電源的又一發(fā)展方向平敏。

　　四乏唤、采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制———采用CAA和CDD技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開(kāi)關(guān)電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況愤惰。在電路中引入微機(jī)檢測(cè)和控制苇经，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)宦言、記錄并自動(dòng)報(bào)警等扇单。

　　開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展從來(lái)都是與半導(dǎo)體器件及磁性元件等的發(fā)展休戚相關(guān)的。高頻化的實(shí)現(xiàn)蜡励，需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁元件令花。發(fā)展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件凉倚，開(kāi)發(fā)高頻用的低損磁性材料兼都，改進(jìn)磁元件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法嫂沉，提高濾波電容的介電常數(shù)及降低其等效串聯(lián)電阻等，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源小型化始終產(chǎn)生著巨大的推動(dòng)作用扮碧。

　　總之趟章，人們?cè)陂_(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域里，邊研究低損耗回路技術(shù)慎王，邊開(kāi)發(fā)新型元器件蚓土，兩者相互促進(jìn)并推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源以每年超過(guò)兩位數(shù)的市場(chǎng)增長(zhǎng)率向小型、薄型偿股、高頻澄俘、低噪聲以及高可靠性方向發(fā)展。

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