開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及方向
開關(guān)電源是利操控開關(guān)管注冊(cè)和關(guān)斷的時(shí)刻比率，維持安穩(wěn)輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源是相關(guān)于線性電源來(lái)說(shuō)的。開關(guān)電源通常由脈沖寬度調(diào)制（PWM）操控IC和MOS管構(gòu)成。如今，開關(guān)電源以小型、輕量和高功率的特色被廣泛運(yùn)用通訊、電力、醫(yī)療、工控軍工等幾乎一切設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速開展必不可缺少的一種電源辦法。
開關(guān)電源的變壓器的磁芯巨細(xì)與他的作業(yè)頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這么就能夠大大減小變壓器，使電源減輕分量和體積。并且由于它直接操控直流，使這種電源的功率比線性電源高許多。這么就節(jié)省了動(dòng)力，因而它很遭到大家的喜愛。但是開關(guān)電源也有它的缺陷，即是電路雜亂，修理艱難，對(duì)電路的污染嚴(yán)峻。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。
第一個(gè)趨勢(shì)：開關(guān)電源商品現(xiàn)已開始吹響數(shù)字化的號(hào)角。咱們所知的一切電子模仿電路系統(tǒng)中，像網(wǎng)絡(luò)、電視、音頻、視頻等范疇都逐漸完成了數(shù)字化，而開關(guān)電源范疇可算是少數(shù)不幸的沒有完成數(shù)字化的了。當(dāng)然這些年，數(shù)字電源的研討氣勢(shì)不減，效果也不斷添加。在電源數(shù)字化方面走在前面的公司有Microchip和TI。TI公司現(xiàn)已用TMS320C28F10制成了通訊用的48V輸出大功率電源模塊，其間PFC和PWM有些完全為數(shù)字式操控。如今，TI公司現(xiàn)已研制出了多款數(shù)字式PWM操控芯片，它們將變成下一代數(shù)字電源的探路者。如今在電源范疇里的競(jìng)賽首要仍是功能報(bào)價(jià)的競(jìng)賽，所以數(shù)字電源還有很長(zhǎng)的路要走，但是電源范疇的數(shù)字化的號(hào)角現(xiàn)已吹響了。
第二個(gè)趨勢(shì)：這些年， DC/DC電源商品的非阻隔技能開展迅速，非阻隔是相對(duì)傳統(tǒng)的阻隔電源商品而言的。舉個(gè)簡(jiǎn)略比如：如臺(tái)式PC機(jī)就請(qǐng)求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四種電壓以及待機(jī)的+5V電壓，主機(jī)板上則需求2.5V、1.8V、1.5V等，但是一套AC/DC中不可能給出這么多的電壓輸出，因而開發(fā)者便推出了許多非阻隔的DC/DC，有大電流的也有小電流的，他們首要是要運(yùn)用到一些有很多的電壓輸出的歸納性板卡上面，而各電壓之間又不需求阻隔的運(yùn)用場(chǎng)合。依據(jù)輸出電流的巨細(xì)，分為單相、兩相及多相。操控辦法上以PWM為主，少有些為PFM。在非阻隔的DC/DC改換技能中，TI公司的預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能選用數(shù)字技能操控同步BUCK，選用這種技能的DC/DC改換功率最高能夠到達(dá)97%，其間TPS40071等是其代表商品。BOOST升壓辦法也呈現(xiàn)了選用MOSFET替代二極管的同步BOOST的商品。在低壓范疇，添加功率的起伏很大，并且正在設(shè)法進(jìn)一步消除MOSFET的體二極管的導(dǎo)通及反向恢復(fù)疑問(wèn)。
第三個(gè)趨勢(shì)：同步整流技能的遍及運(yùn)用及高效施行。上世紀(jì)90年代晚期同步整流技能誕生以來(lái)，開關(guān)電源技能得到了極大的開展，選用IC操控技能的同步整流計(jì)劃現(xiàn)已為研制工程師遍及承受，如今的同步整流技能都在努力完成ZVS、ZCS辦法的同步整流。
從2002年美國(guó)銀河公司宣布了ZVS同步整流技能以后，如今現(xiàn)已得到了廣泛運(yùn)用。這種辦法的同步整流系奇妙地將二次側(cè)驅(qū)動(dòng)同步整流的脈沖信號(hào)調(diào)為比一次側(cè)的PWM脈沖信號(hào)的上升沿超前，降低沿滯后的辦法完成了同步整流MOS的ZVS辦法作業(yè)。最新面世的雙輸出式PWM操控IC幾乎都在操控邏輯內(nèi)添加了對(duì)二次側(cè)完成ZVS同步整流的操控端子在非對(duì)稱的開關(guān)電源電路拓?fù)渲校貏e是關(guān)于功能杰出的正激電路或正激有源箝位電路，在二次側(cè)的同步整流中，為了完成ZVS辦法的同步整流，消除MOSFET體二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)時(shí)刻帶來(lái)的損耗，TI公司的專利技能"預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能"在操控芯片中添加了很多的數(shù)字操控技能，正激電路同步整流的操控芯片UCC27228的誕生使正激電路的功率到達(dá)了史無(wú)前例的高功率。再配合好初級(jí)側(cè)的有源箝位技能以后，使這種最新的電路模式既做到了初級(jí)側(cè)的軟開關(guān)ZVS辦法作業(yè)，又處理了磁芯復(fù)位及能量回饋，減輕了功率MOSFET的電壓應(yīng)力，還做到了二次側(cè)的ZVS最好狀況的同步整流，歸納運(yùn)用這兩項(xiàng)技能的中小功率的DC/DC改換器，其功率都在94%以上，功率密度也都能到達(dá)200W/in以上。
第四個(gè)趨勢(shì)：初級(jí)PWM操控IC不斷優(yōu)化，有源箝位技能歷經(jīng)十余年經(jīng)久不衰，自從2002年VICOR公司此項(xiàng)專利技能到期解禁以后，各家公司開發(fā)的新式有源箝位操控IC如雨后春筍般出現(xiàn)，給用戶供給了充分的挑選。操控前期有源箝位操控技能的TI，不僅保持了原有的UCC3580系列，又新開發(fā)了功能更優(yōu)越的UCC2891-94，它選用電流型操控辦法，歸納了高邊箝位、低邊箝位兩種操控計(jì)劃，給出了全新的操控技巧。最新的科技效果應(yīng)該是INTERSIL公司推出的PWM對(duì)稱全橋的ZVS操控IC-ISL6752。它既能操控初級(jí)側(cè)的四個(gè)MOS開關(guān)為ZVS作業(yè)狀況，又能精確地給出操控二次側(cè)的同步整流為ZVS作業(yè)狀況的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。選用這顆IC制作的400W的DC/DC再加上領(lǐng)先的功率MOSFET，改換功率可到達(dá)95%。開關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)能夠挑選最好操控辦法和最好電路拓?fù)洹４蠊β蕬?yīng)該是全橋ZVS加上二次側(cè)ZVS同步整流，典型操控IC是ISL6752；中等功率到小功率應(yīng)該是有源箝位正激改換ZVS軟開關(guān)配上二次側(cè)的預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能的同步整流；而小功率應(yīng)該是配好同步整流的反激改換。當(dāng)然，這兒沒有肯定的邊界，僅僅不一樣的條件下應(yīng)該有相應(yīng)的最好挑選。
綜上所述，咱們得知開關(guān)電源的開展目標(biāo)是低耗、低噪聲、抗干擾、高牢靠、和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技能是高頻化，因而國(guó)外各大開關(guān)電源制作商都致力于同步開發(fā)新式高智能化的元器材，特別是改善二次整流器材的損耗，并在磁芯資料上面加大科技立異力度，以進(jìn)步在高頻率和較大磁通密度取得高的磁功能。頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的運(yùn)用范疇，特別是在高新技能范疇的運(yùn)用，推動(dòng)了高新技能商品的小型化、簡(jiǎn)便化。別的開關(guān)電源的開展與運(yùn)用在節(jié)省動(dòng)力、節(jié)省資本及保護(hù)環(huán)境方面都具有主要的含義。
開關(guān)電源的變壓器的磁芯巨細(xì)與他的作業(yè)頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這么就能夠大大減小變壓器，使電源減輕分量和體積。并且由于它直接操控直流，使這種電源的功率比線性電源高許多。這么就節(jié)省了動(dòng)力，因而它很遭到大家的喜愛。但是開關(guān)電源也有它的缺陷，即是電路雜亂，修理艱難，對(duì)電路的污染嚴(yán)峻。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。
第一個(gè)趨勢(shì)：開關(guān)電源商品現(xiàn)已開始吹響數(shù)字化的號(hào)角。咱們所知的一切電子模仿電路系統(tǒng)中，像網(wǎng)絡(luò)、電視、音頻、視頻等范疇都逐漸完成了數(shù)字化，而開關(guān)電源范疇可算是少數(shù)不幸的沒有完成數(shù)字化的了。當(dāng)然這些年，數(shù)字電源的研討氣勢(shì)不減，效果也不斷添加。在電源數(shù)字化方面走在前面的公司有Microchip和TI。TI公司現(xiàn)已用TMS320C28F10制成了通訊用的48V輸出大功率電源模塊，其間PFC和PWM有些完全為數(shù)字式操控。如今，TI公司現(xiàn)已研制出了多款數(shù)字式PWM操控芯片，它們將變成下一代數(shù)字電源的探路者。如今在電源范疇里的競(jìng)賽首要仍是功能報(bào)價(jià)的競(jìng)賽，所以數(shù)字電源還有很長(zhǎng)的路要走，但是電源范疇的數(shù)字化的號(hào)角現(xiàn)已吹響了。
第二個(gè)趨勢(shì)：這些年， DC/DC電源商品的非阻隔技能開展迅速，非阻隔是相對(duì)傳統(tǒng)的阻隔電源商品而言的。舉個(gè)簡(jiǎn)略比如：如臺(tái)式PC機(jī)就請(qǐng)求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四種電壓以及待機(jī)的+5V電壓，主機(jī)板上則需求2.5V、1.8V、1.5V等，但是一套AC/DC中不可能給出這么多的電壓輸出，因而開發(fā)者便推出了許多非阻隔的DC/DC，有大電流的也有小電流的，他們首要是要運(yùn)用到一些有很多的電壓輸出的歸納性板卡上面，而各電壓之間又不需求阻隔的運(yùn)用場(chǎng)合。依據(jù)輸出電流的巨細(xì)，分為單相、兩相及多相。操控辦法上以PWM為主，少有些為PFM。在非阻隔的DC/DC改換技能中，TI公司的預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能選用數(shù)字技能操控同步BUCK，選用這種技能的DC/DC改換功率最高能夠到達(dá)97%，其間TPS40071等是其代表商品。BOOST升壓辦法也呈現(xiàn)了選用MOSFET替代二極管的同步BOOST的商品。在低壓范疇，添加功率的起伏很大，并且正在設(shè)法進(jìn)一步消除MOSFET的體二極管的導(dǎo)通及反向恢復(fù)疑問(wèn)。
第三個(gè)趨勢(shì)：同步整流技能的遍及運(yùn)用及高效施行。上世紀(jì)90年代晚期同步整流技能誕生以來(lái)，開關(guān)電源技能得到了極大的開展，選用IC操控技能的同步整流計(jì)劃現(xiàn)已為研制工程師遍及承受，如今的同步整流技能都在努力完成ZVS、ZCS辦法的同步整流。
從2002年美國(guó)銀河公司宣布了ZVS同步整流技能以后，如今現(xiàn)已得到了廣泛運(yùn)用。這種辦法的同步整流系奇妙地將二次側(cè)驅(qū)動(dòng)同步整流的脈沖信號(hào)調(diào)為比一次側(cè)的PWM脈沖信號(hào)的上升沿超前，降低沿滯后的辦法完成了同步整流MOS的ZVS辦法作業(yè)。最新面世的雙輸出式PWM操控IC幾乎都在操控邏輯內(nèi)添加了對(duì)二次側(cè)完成ZVS同步整流的操控端子在非對(duì)稱的開關(guān)電源電路拓?fù)渲校貏e是關(guān)于功能杰出的正激電路或正激有源箝位電路，在二次側(cè)的同步整流中，為了完成ZVS辦法的同步整流，消除MOSFET體二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)時(shí)刻帶來(lái)的損耗，TI公司的專利技能"預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能"在操控芯片中添加了很多的數(shù)字操控技能，正激電路同步整流的操控芯片UCC27228的誕生使正激電路的功率到達(dá)了史無(wú)前例的高功率。再配合好初級(jí)側(cè)的有源箝位技能以后，使這種最新的電路模式既做到了初級(jí)側(cè)的軟開關(guān)ZVS辦法作業(yè)，又處理了磁芯復(fù)位及能量回饋，減輕了功率MOSFET的電壓應(yīng)力，還做到了二次側(cè)的ZVS最好狀況的同步整流，歸納運(yùn)用這兩項(xiàng)技能的中小功率的DC/DC改換器，其功率都在94%以上，功率密度也都能到達(dá)200W/in以上。
第四個(gè)趨勢(shì)：初級(jí)PWM操控IC不斷優(yōu)化，有源箝位技能歷經(jīng)十余年經(jīng)久不衰，自從2002年VICOR公司此項(xiàng)專利技能到期解禁以后，各家公司開發(fā)的新式有源箝位操控IC如雨后春筍般出現(xiàn)，給用戶供給了充分的挑選。操控前期有源箝位操控技能的TI，不僅保持了原有的UCC3580系列，又新開發(fā)了功能更優(yōu)越的UCC2891-94，它選用電流型操控辦法，歸納了高邊箝位、低邊箝位兩種操控計(jì)劃，給出了全新的操控技巧。最新的科技效果應(yīng)該是INTERSIL公司推出的PWM對(duì)稱全橋的ZVS操控IC-ISL6752。它既能操控初級(jí)側(cè)的四個(gè)MOS開關(guān)為ZVS作業(yè)狀況，又能精確地給出操控二次側(cè)的同步整流為ZVS作業(yè)狀況的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。選用這顆IC制作的400W的DC/DC再加上領(lǐng)先的功率MOSFET，改換功率可到達(dá)95%。開關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)能夠挑選最好操控辦法和最好電路拓?fù)洹４蠊β蕬?yīng)該是全橋ZVS加上二次側(cè)ZVS同步整流，典型操控IC是ISL6752；中等功率到小功率應(yīng)該是有源箝位正激改換ZVS軟開關(guān)配上二次側(cè)的預(yù)檢查柵驅(qū)動(dòng)技能的同步整流；而小功率應(yīng)該是配好同步整流的反激改換。當(dāng)然，這兒沒有肯定的邊界，僅僅不一樣的條件下應(yīng)該有相應(yīng)的最好挑選。
綜上所述，咱們得知開關(guān)電源的開展目標(biāo)是低耗、低噪聲、抗干擾、高牢靠、和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技能是高頻化，因而國(guó)外各大開關(guān)電源制作商都致力于同步開發(fā)新式高智能化的元器材，特別是改善二次整流器材的損耗，并在磁芯資料上面加大科技立異力度，以進(jìn)步在高頻率和較大磁通密度取得高的磁功能。頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的運(yùn)用范疇，特別是在高新技能范疇的運(yùn)用，推動(dòng)了高新技能商品的小型化、簡(jiǎn)便化。別的開關(guān)電源的開展與運(yùn)用在節(jié)省動(dòng)力、節(jié)省資本及保護(hù)環(huán)境方面都具有主要的含義。
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