通信開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展歷程和發(fā)展方向
簡(jiǎn)要回顧了20世紀(jì)通信開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展和取得的成就；高功率密度、高功率、高性能、高可靠性仍然是今后通信開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向。提出了21世紀(jì)我國(guó)應(yīng)注意開(kāi)發(fā)的通信開(kāi)關(guān)電源技術(shù)；碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體器件、平面磁心及平面變壓器、集成磁元件、磁電混合集成元件、S4高功率因數(shù)開(kāi)關(guān)變換器、低電壓大電流DC-DC變換器(VRM)、電源EMI、可靠性和熱分布的設(shè)計(jì)及測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用等。
關(guān)鍵詞：通信 開(kāi)關(guān)電源 DC-DC開(kāi)關(guān)變換器 通信用AC-DC電源早期采用鐵磁諧振穩(wěn)壓器(FerroResonance Stabilizer)和半導(dǎo)體整流器組成的電源系統(tǒng)。70年代改用相控穩(wěn)壓電源(Phase-Conrolled Stabilizer)以晶閘管(Thyristor)即硅可控整流元件(SCR)為主，組成380(220)V AC/48V DC穩(wěn)壓系統(tǒng)，稱為相控整流器(Phase-Conrolled Rectirier)。所需±5V、±12V DC由線性電子.
穩(wěn)壓電源或其它穩(wěn)壓電源供給。 80年代，大功率AC/DC開(kāi)關(guān)電源(400V AC輸入、輸出48V DC、500W-6kW)成為通信系統(tǒng)一次電源的主流產(chǎn)品，稱為開(kāi)關(guān)整流器SMR(Switching-mode Rectifier)。配置48/±5，±12V DC-DC開(kāi)關(guān)變換器模塊和鈴流模塊，稱為二次電源。開(kāi)關(guān)整流器與相控整流器比較，在體積、重量和效率幾方面更為優(yōu)越(表1)。
隨著微處理器ULSI尺寸不斷減小，供電電源的尺寸與微處理器相比更大得多，需要發(fā)展小型輕型電源(見(jiàn)表2)；電源的小型化、輕量化，對(duì)便攜式通信設(shè)備(如移動(dòng)電話等)更為重要。為達(dá)到高功率密度，必須提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率。下代微處理機(jī)還要求更低輸出電壓(≤1V)的開(kāi)關(guān)電源。 對(duì)通信開(kāi)關(guān)電源的要求是：高功率密度、外形尺寸小、高效率、高性能、高可靠性、高功率因數(shù)(AC輸入端)，以及智能化、低成本、EMI小、可制造性(Manufacturability)、分布電源結(jié)構(gòu)(Distributed Power Architecture)等。
20世紀(jì)推動(dòng)開(kāi)關(guān)電源性能和質(zhì)量不斷提高的主要技術(shù)是：
1.新型高頻功率半導(dǎo)體器件
如功率MOSFET和IGBT已完全可代替功率晶體管和中小電流的晶閘管，使開(kāi)關(guān)電源工作頻率可達(dá)到400kHz(AC-DC開(kāi)關(guān)變換器)和1MHZ(DC-DC)開(kāi)關(guān)變換器，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源高頻化有了可能。超快恢復(fù)功率二極管和MOSFET同步整流技術(shù)的開(kāi)發(fā)，也為研制高效低電壓輸出(≤3V)的開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件。
2.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
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，電壓下降/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)電壓/電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂零電壓(ZVS)/零電流(ZCS)開(kāi)關(guān)技術(shù)，或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù)(相對(duì)于PWM硬開(kāi)關(guān)技術(shù)而言)。
90年代中期，30A/48V開(kāi)關(guān)整流器模塊采用移相全橋(Phase-shifted Full bridge)ZVS-PWM技術(shù)后，重7。比用PWM技術(shù)的同類產(chǎn)品，重量下降40％。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提高了開(kāi)關(guān)電源的效率，據(jù)說(shuō)，最近國(guó)外小功率DC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊(48/12V)總功率可達(dá)到96％；48/5V DC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊的效率可達(dá)到92-93％。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的50-100A輸出、全橋移相ZV-ZCS-PWM開(kāi)關(guān)電源模塊的效率超過(guò)93％。
3.控制技術(shù)
電流型控制及多環(huán)控制(Multi-loop control)已得到較普遍應(yīng)用；電荷控制(Charge control)，一周期控制(One-cycle control)，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)控制等技術(shù)的開(kāi)發(fā)及相應(yīng)專用集成控制芯片的研制，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.有源功率因數(shù)校正技術(shù)
由于輸入端有整流元件和濾波電容，單相AC-DC開(kāi)關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備，其電網(wǎng)側(cè)(輸入端)功率因數(shù)僅為0.65。用有源功率校正技術(shù)(Active Power Factor Correction)，簡(jiǎn)稱APPC，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?fù)浜凸β室驍?shù)控制技術(shù)的具體應(yīng)用，而三相APFCA則是三相PWM整流開(kāi)關(guān)拓?fù)浜凸β室驍?shù)控制技術(shù)的結(jié)合。 國(guó)內(nèi)通信電源專業(yè)工廠已將有源功率因數(shù)校正技術(shù)應(yīng)用于輸出6kW、100A通信用AC-DC開(kāi)關(guān)電源中，輸入端功率因數(shù)可達(dá)0.92-0.93。
5.Magamp后置調(diào)節(jié)器技術(shù)
80年代，由于高頻磁性材料，如非晶態(tài)軟磁合金(Amorphous)、超微晶軟磁合金(Nano-crystalline alloy)等的發(fā)展，使有可能在多路輸出的高頻(＞100kHz)開(kāi)關(guān)電源中用高頻磁放大器(Magamp)，即可控飽和電感(Controlled Saturable Indutor)，作為其中一路輸出的電壓調(diào)節(jié)器(Output Regulator)，稱為后置調(diào)節(jié)器(Post-regulator)。其優(yōu)點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單、EMI小、可靠、高效，可較精確地調(diào)節(jié)輸出電壓。特別適合應(yīng)用于輸出電流1安到幾十安的開(kāi)關(guān)電源。
6.飽和電感技術(shù)
飽和電感(Saturable inductor)是帶鐵心(無(wú)空隙)的線圈，其特點(diǎn)是：鐵心的飽和程度和電感量隨通過(guò)的電流大小而變。如果鐵心磁特性是理想的(例如呈矩形)，則飽和電感工作時(shí)，類似一個(gè)開(kāi)關(guān)。在開(kāi)關(guān)電源中，應(yīng)用飽和電感可以吸收浪涌、抑制尖峰、消除寄生振蕩，和快恢復(fù)整流管串聯(lián)時(shí)可使整流管損耗減小。
飽和電感在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用
a)用作移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源的諧振電感，從而擴(kuò)大了輕載下開(kāi)關(guān)電源滿足ZVS條件的范圍。
b)消除開(kāi)關(guān)電源的二次寄生振蕩與開(kāi)關(guān)電源的隔離變壓器副邊輸出整流管串聯(lián)，可消除二次寄生振蕩(Secondary parasitic ringing)，減少循環(huán)能量，并使移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源的占控比損失最小。
c)移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源中實(shí)現(xiàn)ZV-ZCS 和電容串接在移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源變壓器原邊，超前臂開(kāi)關(guān)管按ZVS工作；當(dāng)負(fù)載電流趨近于零時(shí)，電感量增大，阻止電流反向變化；創(chuàng)造了滯后臂開(kāi)關(guān)管ZCS條件，實(shí)現(xiàn)移相全橋ZV-ZCS PWM開(kāi)關(guān)電源.
7.分布電源技術(shù)、并聯(lián)均流技術(shù) 分布電源技術(shù)(Distributeb Power Technipue)是將250-425/48V DC-DC變換器產(chǎn)生的48V母線(Distributed Bus)電壓，供電給負(fù)載板(Board)，再通過(guò)板上(On board)若干個(gè)并聯(lián)的薄型(Low Profile)DC-DC變換器，將48V變換為負(fù)載所需的3.3-5V電壓。一般，DC-DC變換器的功率密度達(dá)100W/in3、效率90％，并且應(yīng)當(dāng)是可并聯(lián)的(Parallelable)。分布電源系統(tǒng)適合于用超高速集成電路(Very High Speed IC-VHSIC)組成的大型工作站(如圖像處理站)、大型數(shù)字電子交換系統(tǒng)等，其優(yōu)點(diǎn)是：可降低48V母線上的電流和電壓降；容易實(shí)現(xiàn)N+1冗余(Redundancy)，提高了系統(tǒng)可靠性；易于擴(kuò)增負(fù)載容量；散熱好；瞬態(tài)響應(yīng)好；減少電解電容器數(shù)量；可實(shí)現(xiàn)DC-DC變換器組件模塊化(Modularity)；易于使用插件連接；可在線(On line)更換失效模塊等。
8.電源智能化技術(shù)和系統(tǒng)的集成化技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源微處理器監(jiān)控、電源系統(tǒng)內(nèi)部通信、電源系統(tǒng)智能化技術(shù)以及電力電子系統(tǒng)的集成化與封裝技術(shù)等。以上簡(jiǎn)要回顧了20世紀(jì)通信開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的歷程和取得的成就，上述各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，尤其是開(kāi)發(fā)高功率密度、高效率、高性能、高可靠性以及智能化電源系統(tǒng)，仍然是今后通信開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向。
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、電力電子、電子電源、通信、材料等行業(yè)，還應(yīng)協(xié)同開(kāi)發(fā)下述和通信開(kāi)關(guān)電源相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)。
1.探索研制耐高溫的高性能碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體器件可以預(yù)見(jiàn)，碳化硅將是21世紀(jì)最可能成功應(yīng)用的新型功率半導(dǎo)體器材料，碳化硅的優(yōu)點(diǎn)是：禁帶寬、工作溫度高(可達(dá)600℃)、通態(tài)電阻小、導(dǎo)熱性能好、漏電流極小、PN結(jié)耐壓高，等等。
2.平面磁心及平面變壓器技術(shù)
平面磁心(Planar core)的開(kāi)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)超薄型(Lowprofile)變壓器和超薄型開(kāi)關(guān)變換器。適用于便攜式(Portable)電子設(shè)備電源及板上(On-board)電源。由于其結(jié)構(gòu)呈寬扁形，散熱面積大，更適合于高頻變壓器。 平面變壓器要求磁心、繞組，銅箔繞組等。據(jù)報(bào)道，國(guó)外已有多家公司開(kāi)發(fā)了平面變壓器。提箱內(nèi)可放總功率達(dá)幾十kW、十幾種平面變壓器。效率97-99％；工作頻率50/Payton公司制造的5W-20kW變壓器，其體積及功率密度僅為傳統(tǒng)高頻變壓器的20％，一個(gè)手提箱內(nèi)可放總功率達(dá)幾十kW、十幾種平面變壓器。效率97-99％；工作頻率50kHz-2MHz；漏感＜0.2％；EMI小。
3.集成高頻磁元件技術(shù)及陣列式(Matrix)磁元件技術(shù) 將多個(gè)磁元件(如多個(gè)電感，變壓器和電感)集成在一個(gè)磁心上。可以減少變換器體積，降低磁元件損耗。國(guó)外已有集成磁元件變換器(Integrated Magnetics Converter)的報(bào)道：50W輸出、5V及15V兩路、100kHz，DC-DC正激變換器，變壓器和輸出濾波電感在一個(gè)磁心上實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)稱IM變換器。 陣列式磁元件技術(shù)是將電路中磁元件離散化，形成分布式陣列布置，或形成“磁結(jié)構(gòu)層”，使磁結(jié)構(gòu)與電路板或其他器件緊密配合，集成化。
4.磁電混合集成技術(shù)
包括磁心與晶體管硅片集成、利用電感箔式繞組層間分布電容實(shí)現(xiàn)磁元件與電容混合集成等。
5.新型電容器。
研究開(kāi)發(fā)適合于能源和功率系統(tǒng)用的新型電容器，要求電容量大、等效串聯(lián)電阻(ESR)小、體積小等。據(jù)報(bào)道，美國(guó)南卡羅里那州KEMET電子公司在90年代末，已開(kāi)發(fā)出330μF新型固體(Solid Tantalum)電容，其ESR從原來(lái)的500mΩ降到30mΩ。
6.S4功率因數(shù)校正(PF Corrected)AC-DC開(kāi)關(guān)變換技術(shù)一般高功率因數(shù)AC-DC開(kāi)關(guān)電源，要用兩個(gè)電力電子電路串級(jí)(Cascade)運(yùn)行，在DC-DC開(kāi)關(guān)變換器前加一級(jí)前置功率因數(shù)校正器。對(duì)于小功率PWM開(kāi)關(guān)電源，至少需要兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩套控制驅(qū)動(dòng)電路，總體效率低、成本高。 用一級(jí)AC-DC開(kāi)關(guān)變換器實(shí)現(xiàn)小功率穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源，并使輸入端功率因數(shù)(PF)校正到0.8以上，稱為單管單級(jí)(Single Switch Stage)，簡(jiǎn)稱S4功率因數(shù)校正(PF Corrected)AC-DC開(kāi)關(guān)變換器。例如，前置功率因數(shù)校正用DCM運(yùn)行的DCM運(yùn)行；兩級(jí)電路合用一個(gè)主開(kāi)關(guān)管，因?yàn)榉醇る娐酚懈綦x變換器，故稱S4功率因數(shù)校正隔離式AC-DC開(kāi)關(guān)變換器。當(dāng)然，如果加有源鉗位或其他軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，還需要一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，稱為單級(jí)(Single Stage-S2)有隔離正軟開(kāi)關(guān)電源的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；效率86.5％，功率因數(shù)0.98，THD13％，開(kāi)關(guān)頻率150kHz，輸入155VAC，輸出28V，80W。
7.輸出1V/50A的低電壓大電流DC-DC變換器。
為適應(yīng)下一代快速微處理器、可攜帶式通訊設(shè)備、服務(wù)器(Server)等供電的需求，要求開(kāi)發(fā)低輸出電壓、大電流DC-DC開(kāi)關(guān)變換器，或稱電壓調(diào)節(jié)器模塊VRM(Voltage Regulator Module)。其輸出電壓為1.1-1.8V，輸出電流達(dá)50-100A，電流轉(zhuǎn)換速率達(dá)5A/ns。
由于電路有高頻寄生參數(shù)，當(dāng)電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)。為防止這種擾動(dòng)，過(guò)去采用增大輸出濾波電容、電感的方法，但缺點(diǎn)甚多。國(guó)外開(kāi)發(fā)了用多輸入通道(Multi Channel)或多相(Multi-Phase)DC-DC變換器作為服務(wù)器的電源。輸出采用波形交錯(cuò)疊加(Interleaving)方案，保證VRM輸出紋波小，改善輸出瞬態(tài)響應(yīng)，并減少輸出濾波電感和電容。 表3為減小VRM輸出紋波的兩種方案比
8.通信開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)、測(cè)試技術(shù)主要是電源熱設(shè)計(jì)及測(cè)試，EMI設(shè)計(jì)及測(cè)試，可靠性設(shè)計(jì)及測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用。
sunny聲明：我在見(jiàn)到原文時(shí)，文中所提到的表格即沒(méi)有找到，是一大遺憾！若那位朋友曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)，不妨告之，十分感謝！
關(guān)鍵詞：通信 開(kāi)關(guān)電源 DC-DC開(kāi)關(guān)變換器 通信用AC-DC電源早期采用鐵磁諧振穩(wěn)壓器(FerroResonance Stabilizer)和半導(dǎo)體整流器組成的電源系統(tǒng)。70年代改用相控穩(wěn)壓電源(Phase-Conrolled Stabilizer)以晶閘管(Thyristor)即硅可控整流元件(SCR)為主，組成380(220)V AC/48V DC穩(wěn)壓系統(tǒng)，稱為相控整流器(Phase-Conrolled Rectirier)。所需±5V、±12V DC由線性電子.
穩(wěn)壓電源或其它穩(wěn)壓電源供給。 80年代，大功率AC/DC開(kāi)關(guān)電源(400V AC輸入、輸出48V DC、500W-6kW)成為通信系統(tǒng)一次電源的主流產(chǎn)品，稱為開(kāi)關(guān)整流器SMR(Switching-mode Rectifier)。配置48/±5，±12V DC-DC開(kāi)關(guān)變換器模塊和鈴流模塊，稱為二次電源。開(kāi)關(guān)整流器與相控整流器比較，在體積、重量和效率幾方面更為優(yōu)越(表1)。
隨著微處理器ULSI尺寸不斷減小，供電電源的尺寸與微處理器相比更大得多，需要發(fā)展小型輕型電源(見(jiàn)表2)；電源的小型化、輕量化，對(duì)便攜式通信設(shè)備(如移動(dòng)電話等)更為重要。為達(dá)到高功率密度，必須提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率。下代微處理機(jī)還要求更低輸出電壓(≤1V)的開(kāi)關(guān)電源。 對(duì)通信開(kāi)關(guān)電源的要求是：高功率密度、外形尺寸小、高效率、高性能、高可靠性、高功率因數(shù)(AC輸入端)，以及智能化、低成本、EMI小、可制造性(Manufacturability)、分布電源結(jié)構(gòu)(Distributed Power Architecture)等。
20世紀(jì)推動(dòng)開(kāi)關(guān)電源性能和質(zhì)量不斷提高的主要技術(shù)是：
1.新型高頻功率半導(dǎo)體器件
如功率MOSFET和IGBT已完全可代替功率晶體管和中小電流的晶閘管，使開(kāi)關(guān)電源工作頻率可達(dá)到400kHz(AC-DC開(kāi)關(guān)變換器)和1MHZ(DC-DC)開(kāi)關(guān)變換器，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源高頻化有了可能。超快恢復(fù)功率二極管和MOSFET同步整流技術(shù)的開(kāi)發(fā)，也為研制高效低電壓輸出(≤3V)的開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件。
2.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
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，電壓下降/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)電壓/電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂零電壓(ZVS)/零電流(ZCS)開(kāi)關(guān)技術(shù)，或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù)(相對(duì)于PWM硬開(kāi)關(guān)技術(shù)而言)。
90年代中期，30A/48V開(kāi)關(guān)整流器模塊采用移相全橋(Phase-shifted Full bridge)ZVS-PWM技術(shù)后，重7。比用PWM技術(shù)的同類產(chǎn)品，重量下降40％。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提高了開(kāi)關(guān)電源的效率，據(jù)說(shuō)，最近國(guó)外小功率DC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊(48/12V)總功率可達(dá)到96％；48/5V DC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊的效率可達(dá)到92-93％。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的50-100A輸出、全橋移相ZV-ZCS-PWM開(kāi)關(guān)電源模塊的效率超過(guò)93％。
3.控制技術(shù)
電流型控制及多環(huán)控制(Multi-loop control)已得到較普遍應(yīng)用；電荷控制(Charge control)，一周期控制(One-cycle control)，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)控制等技術(shù)的開(kāi)發(fā)及相應(yīng)專用集成控制芯片的研制，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.有源功率因數(shù)校正技術(shù)
由于輸入端有整流元件和濾波電容，單相AC-DC開(kāi)關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備，其電網(wǎng)側(cè)(輸入端)功率因數(shù)僅為0.65。用有源功率校正技術(shù)(Active Power Factor Correction)，簡(jiǎn)稱APPC，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?fù)浜凸β室驍?shù)控制技術(shù)的具體應(yīng)用，而三相APFCA則是三相PWM整流開(kāi)關(guān)拓?fù)浜凸β室驍?shù)控制技術(shù)的結(jié)合。 國(guó)內(nèi)通信電源專業(yè)工廠已將有源功率因數(shù)校正技術(shù)應(yīng)用于輸出6kW、100A通信用AC-DC開(kāi)關(guān)電源中，輸入端功率因數(shù)可達(dá)0.92-0.93。
5.Magamp后置調(diào)節(jié)器技術(shù)
80年代，由于高頻磁性材料，如非晶態(tài)軟磁合金(Amorphous)、超微晶軟磁合金(Nano-crystalline alloy)等的發(fā)展，使有可能在多路輸出的高頻(＞100kHz)開(kāi)關(guān)電源中用高頻磁放大器(Magamp)，即可控飽和電感(Controlled Saturable Indutor)，作為其中一路輸出的電壓調(diào)節(jié)器(Output Regulator)，稱為后置調(diào)節(jié)器(Post-regulator)。其優(yōu)點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單、EMI小、可靠、高效，可較精確地調(diào)節(jié)輸出電壓。特別適合應(yīng)用于輸出電流1安到幾十安的開(kāi)關(guān)電源。
6.飽和電感技術(shù)
飽和電感(Saturable inductor)是帶鐵心(無(wú)空隙)的線圈，其特點(diǎn)是：鐵心的飽和程度和電感量隨通過(guò)的電流大小而變。如果鐵心磁特性是理想的(例如呈矩形)，則飽和電感工作時(shí)，類似一個(gè)開(kāi)關(guān)。在開(kāi)關(guān)電源中，應(yīng)用飽和電感可以吸收浪涌、抑制尖峰、消除寄生振蕩，和快恢復(fù)整流管串聯(lián)時(shí)可使整流管損耗減小。
飽和電感在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用
a)用作移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源的諧振電感，從而擴(kuò)大了輕載下開(kāi)關(guān)電源滿足ZVS條件的范圍。
b)消除開(kāi)關(guān)電源的二次寄生振蕩與開(kāi)關(guān)電源的隔離變壓器副邊輸出整流管串聯(lián)，可消除二次寄生振蕩(Secondary parasitic ringing)，減少循環(huán)能量，并使移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源的占控比損失最小。
c)移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源中實(shí)現(xiàn)ZV-ZCS 和電容串接在移相全橋ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源變壓器原邊，超前臂開(kāi)關(guān)管按ZVS工作；當(dāng)負(fù)載電流趨近于零時(shí)，電感量增大，阻止電流反向變化；創(chuàng)造了滯后臂開(kāi)關(guān)管ZCS條件，實(shí)現(xiàn)移相全橋ZV-ZCS PWM開(kāi)關(guān)電源.
7.分布電源技術(shù)、并聯(lián)均流技術(shù) 分布電源技術(shù)(Distributeb Power Technipue)是將250-425/48V DC-DC變換器產(chǎn)生的48V母線(Distributed Bus)電壓，供電給負(fù)載板(Board)，再通過(guò)板上(On board)若干個(gè)并聯(lián)的薄型(Low Profile)DC-DC變換器，將48V變換為負(fù)載所需的3.3-5V電壓。一般，DC-DC變換器的功率密度達(dá)100W/in3、效率90％，并且應(yīng)當(dāng)是可并聯(lián)的(Parallelable)。分布電源系統(tǒng)適合于用超高速集成電路(Very High Speed IC-VHSIC)組成的大型工作站(如圖像處理站)、大型數(shù)字電子交換系統(tǒng)等，其優(yōu)點(diǎn)是：可降低48V母線上的電流和電壓降；容易實(shí)現(xiàn)N+1冗余(Redundancy)，提高了系統(tǒng)可靠性；易于擴(kuò)增負(fù)載容量；散熱好；瞬態(tài)響應(yīng)好；減少電解電容器數(shù)量；可實(shí)現(xiàn)DC-DC變換器組件模塊化(Modularity)；易于使用插件連接；可在線(On line)更換失效模塊等。
8.電源智能化技術(shù)和系統(tǒng)的集成化技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源微處理器監(jiān)控、電源系統(tǒng)內(nèi)部通信、電源系統(tǒng)智能化技術(shù)以及電力電子系統(tǒng)的集成化與封裝技術(shù)等。以上簡(jiǎn)要回顧了20世紀(jì)通信開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的歷程和取得的成就，上述各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，尤其是開(kāi)發(fā)高功率密度、高效率、高性能、高可靠性以及智能化電源系統(tǒng)，仍然是今后通信開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向。
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、電力電子、電子電源、通信、材料等行業(yè)，還應(yīng)協(xié)同開(kāi)發(fā)下述和通信開(kāi)關(guān)電源相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)。
1.探索研制耐高溫的高性能碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體器件可以預(yù)見(jiàn)，碳化硅將是21世紀(jì)最可能成功應(yīng)用的新型功率半導(dǎo)體器材料，碳化硅的優(yōu)點(diǎn)是：禁帶寬、工作溫度高(可達(dá)600℃)、通態(tài)電阻小、導(dǎo)熱性能好、漏電流極小、PN結(jié)耐壓高，等等。
2.平面磁心及平面變壓器技術(shù)
平面磁心(Planar core)的開(kāi)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)超薄型(Lowprofile)變壓器和超薄型開(kāi)關(guān)變換器。適用于便攜式(Portable)電子設(shè)備電源及板上(On-board)電源。由于其結(jié)構(gòu)呈寬扁形，散熱面積大，更適合于高頻變壓器。 平面變壓器要求磁心、繞組，銅箔繞組等。據(jù)報(bào)道，國(guó)外已有多家公司開(kāi)發(fā)了平面變壓器。提箱內(nèi)可放總功率達(dá)幾十kW、十幾種平面變壓器。效率97-99％；工作頻率50/Payton公司制造的5W-20kW變壓器，其體積及功率密度僅為傳統(tǒng)高頻變壓器的20％，一個(gè)手提箱內(nèi)可放總功率達(dá)幾十kW、十幾種平面變壓器。效率97-99％；工作頻率50kHz-2MHz；漏感＜0.2％；EMI小。
3.集成高頻磁元件技術(shù)及陣列式(Matrix)磁元件技術(shù) 將多個(gè)磁元件(如多個(gè)電感，變壓器和電感)集成在一個(gè)磁心上。可以減少變換器體積，降低磁元件損耗。國(guó)外已有集成磁元件變換器(Integrated Magnetics Converter)的報(bào)道：50W輸出、5V及15V兩路、100kHz，DC-DC正激變換器，變壓器和輸出濾波電感在一個(gè)磁心上實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)稱IM變換器。 陣列式磁元件技術(shù)是將電路中磁元件離散化，形成分布式陣列布置，或形成“磁結(jié)構(gòu)層”，使磁結(jié)構(gòu)與電路板或其他器件緊密配合，集成化。
4.磁電混合集成技術(shù)
包括磁心與晶體管硅片集成、利用電感箔式繞組層間分布電容實(shí)現(xiàn)磁元件與電容混合集成等。
5.新型電容器。
研究開(kāi)發(fā)適合于能源和功率系統(tǒng)用的新型電容器，要求電容量大、等效串聯(lián)電阻(ESR)小、體積小等。據(jù)報(bào)道，美國(guó)南卡羅里那州KEMET電子公司在90年代末，已開(kāi)發(fā)出330μF新型固體(Solid Tantalum)電容，其ESR從原來(lái)的500mΩ降到30mΩ。
6.S4功率因數(shù)校正(PF Corrected)AC-DC開(kāi)關(guān)變換技術(shù)一般高功率因數(shù)AC-DC開(kāi)關(guān)電源，要用兩個(gè)電力電子電路串級(jí)(Cascade)運(yùn)行，在DC-DC開(kāi)關(guān)變換器前加一級(jí)前置功率因數(shù)校正器。對(duì)于小功率PWM開(kāi)關(guān)電源，至少需要兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩套控制驅(qū)動(dòng)電路，總體效率低、成本高。 用一級(jí)AC-DC開(kāi)關(guān)變換器實(shí)現(xiàn)小功率穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源，并使輸入端功率因數(shù)(PF)校正到0.8以上，稱為單管單級(jí)(Single Switch Stage)，簡(jiǎn)稱S4功率因數(shù)校正(PF Corrected)AC-DC開(kāi)關(guān)變換器。例如，前置功率因數(shù)校正用DCM運(yùn)行的DCM運(yùn)行；兩級(jí)電路合用一個(gè)主開(kāi)關(guān)管，因?yàn)榉醇る娐酚懈綦x變換器，故稱S4功率因數(shù)校正隔離式AC-DC開(kāi)關(guān)變換器。當(dāng)然，如果加有源鉗位或其他軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，還需要一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，稱為單級(jí)(Single Stage-S2)有隔離正軟開(kāi)關(guān)電源的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；效率86.5％，功率因數(shù)0.98，THD13％，開(kāi)關(guān)頻率150kHz，輸入155VAC，輸出28V，80W。
7.輸出1V/50A的低電壓大電流DC-DC變換器。
為適應(yīng)下一代快速微處理器、可攜帶式通訊設(shè)備、服務(wù)器(Server)等供電的需求，要求開(kāi)發(fā)低輸出電壓、大電流DC-DC開(kāi)關(guān)變換器，或稱電壓調(diào)節(jié)器模塊VRM(Voltage Regulator Module)。其輸出電壓為1.1-1.8V，輸出電流達(dá)50-100A，電流轉(zhuǎn)換速率達(dá)5A/ns。
由于電路有高頻寄生參數(shù)，當(dāng)電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)。為防止這種擾動(dòng)，過(guò)去采用增大輸出濾波電容、電感的方法，但缺點(diǎn)甚多。國(guó)外開(kāi)發(fā)了用多輸入通道(Multi Channel)或多相(Multi-Phase)DC-DC變換器作為服務(wù)器的電源。輸出采用波形交錯(cuò)疊加(Interleaving)方案，保證VRM輸出紋波小，改善輸出瞬態(tài)響應(yīng)，并減少輸出濾波電感和電容。 表3為減小VRM輸出紋波的兩種方案比
8.通信開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)、測(cè)試技術(shù)主要是電源熱設(shè)計(jì)及測(cè)試，EMI設(shè)計(jì)及測(cè)試，可靠性設(shè)計(jì)及測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用。
sunny聲明：我在見(jiàn)到原文時(shí)，文中所提到的表格即沒(méi)有找到，是一大遺憾！若那位朋友曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)，不妨告之，十分感謝！
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