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回顾开关电源技术的发展及进步
发布时间:2018-08-25 | 文章来源:飞天鹰科技原创
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开关电源的前身是线性稳压电源,各种电子装置、许多电气控制设备的工作电源都是直流电源。在开关电源出现之前,这些装置的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加,功能越来越强,它们的体积越来越小,迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源,这就成了开关电源发展的强大动力。

开关电源


20世纪60末,由于微电子技术的快速发展,高反压、大电流的功率开关晶体管的出现,使得采用高工作频率的开关电源得以问世,那时确定的开关电源基本机构一直沿用至今。开关频率的提高有助于开关电源的体积减小、重量减轻。早期的开关电源的开关频率仅为KHz,随着电力MOS管的应用,开关电源的开关频率进一步提高,使得电源体积更小,重量更轻,效率更进一步提高。


由于和稳压电源相比,开关电源在绝大多数性能电源指标上都具有很大的优势。因此,目前除了对直流输出电压的纹波要求不高的场合以外,开关电源已经全面取代了线性稳压电源。作为电子装置的供电电源,线性稳压电源主要用于小功率范围。因此,在20世纪80年代以前,作为线性稳压电源的更新换代产品,开关电源也主要用于小功率的场合。那时,中、大功率直流电源仍以晶闸管相控整流电源为主。


但是,20世纪80年代起,由于绝缘栅双极型晶体管IGBT的出现,打破了这一格局。使得开关电源的容量不断增大,在许多中等容量的范围内,迅速取代了线性电源,在通信领域,早期的48V基础电源几乎都是采用晶闸管相控电源,现在已逐步被开关电源所取代。电力系统的操作用直流电源,以前也是采用晶闸管相控电源,目前开关电源已成为其主流电源,开关电源的应用范围正在不断扩大。

如前所诉,开关频率的提高可以使电源的体积减小、重量减轻,但却使得开关损耗增大,电源效率降低。另外,开关电源频率的提高也使得电源的电磁干扰问题变得突出起来。为了解决这一问题,20世纪80年代,出现了采用软开关技术。在理想情况下,可使开关损耗降为零,提高效率,同时也使电磁干扰大大减小,因而也有助于进一步提高开关频率,使得电源进一步向体积小、重量轻、效率高的方向发展。


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