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開關電源產業(yè)發(fā)展分析
從我國開關電源的發(fā)展過程可以了解國際開關電源發(fā)展的一個側面，雖然一般說來，我國技術發(fā)展水平與國際先進水平平均有5～10年差距。 70年代起，我同在黑白電視機，中小型計算機中開始應用5V，20-200A，20kHZ AC－ DC開關電源。80年代進入大規(guī)模生產和廣泛應用階段，并開發(fā)研究0.5～5MHz準諧振型軟開關電源。80年代中，我國通信（如程注交換機）電源在AC－DC及DC－DC開關電源應用領域中所六比重還比較低。80年代末我國通信電源大規(guī)模更新換代，傳統(tǒng)的鐵磁穩(wěn)壓-整流電源和晶閘管（Thyristor，原稱可控硅元件）相控穩(wěn)壓電源為大功率（48V， 6kw） AC－DC開關電源（通信系統(tǒng)中常稱為開關型整流器SMR）所持代；并開始在辦公室自動化設備中得到應用。工業(yè)應用方面，在鍋爐火焰控制，繼電保護，激光，彩色TV，離子管燈絲發(fā)射電流調節(jié)，離子注射機，鹵鎢燈控制等系統(tǒng)中均有應用。90年代我國又研制開發(fā)了一批新型專用非關電源，典型例子如下： 1.衛(wèi)星開關電源。東方紅三號通信衛(wèi)星、風云一號、二號氣象衛(wèi)星均應用了開關電源。特點是：多路輸出，不可維修性，要求長期不改變性能，設置冗余模塊，可靠性高，EMC 滿足空間環(huán)境條件，高效，輕小。 2遠程火箭控制系統(tǒng)的DC－DC開關電源，要求發(fā)射過程中高度可靠。 3 1000kW牽引變流器4500V／1200A GTO門控250W開關電源。 4 40kW固體脈沖激光器的軟開關電源。用4臺10kw全橋多諧振ZVS變換器并聯。 5．焊機用雙IGBT管正激車電壓轉換一脈定調制（ZVT－PWM）軟開關電源。輸出20kW， 500A，開關頻率40kHZ，效率92％。特點是負載大范圍變化頻繁，工作環(huán)境惡劣。要求電源沖擊電流小，動態(tài)特性好，無過沖，負載個影響軟開關性質。 6.變電所在流操作系統(tǒng)開關電源。供繼電保護和自動裝置及蓄電池充電用。代替晶閘管調壓系統(tǒng)，輸出10A，180～286V。主開關管用IGBT或功率MOSFET。 7.單相和三相高功率因數整流器（有源功率同數校正器）。
可以看出20一30年中，我國開關電源的應用領域和技術性能有很大進展，這與因家基礎工業(yè)和國力增強有密切關系，也和國際先進開關電源技術影響有關。充分顯示了中國電源技術人員的聰明才智和艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)精神。 90年代，中小型（500W以下）AC－DC和DC-DC開關電源的特點是：高頻化（開關頻率達300－400kHZ）以達到高功率密度，體小量輕；力求高效和高可靠；低成本；低輸出電壓（≤3V；AC輸入端高功率同數等。在今后5年內仍然將沿這些方向發(fā)展。
主要技術標志從技術上看，幾十年來推動開關電源性能和技術水平不斷提高的本要標志是：
1.新型高頻功率半導體器件的開發(fā)使實現開關電源高頻化有了可能。 如功率MOSFET和IGBT已完全可代替功率晶體管和晶閘管，從而使中小型開關電源下作頻率可達到400kHZ（AC－DC）和1MHZ（DC-DC）的水平。超快恢復功率二極管，MOSF ET問步整流技術的開發(fā)也為高效低電壓輸出（例如3V）開關電源的研制有了可能�，F正在探索研制耐高溫的高性能碳化磚功率來導體器件。
2.軟開關技術使高效率高頻開關變換器的實現有了可能。 PWM開關電源按硬開關模式工作（開／關過程中電壓卜降／上升和電流上升／下降波形有交疊），因而開關損耗大。開關電源高頻化可以縮小體積重量，但開關損耗卻更大了（功耗與頻率成正比）。為此必須研究開關電比／電流波形個交更的技術，即所謂零電壓（ZVS）／本電流（ZCS）開關技術，或稱軟開關技術（相對于PWM硬開關技術而言），小功率軟開關電源效率可提高到80一85％。 70年代諧報開關電源奠定了軟開關技術的基礎。以后新的軟開關技術不斷涌現，如準諧振（80年代中）全橋移相ZVS－PWM，恒頻ZVS－PWM／ZCS－PWM（80年代末）ZVS －PWM有源鉗位；ZVT－PWM／ZCT-PWM（90年代初）全橋移相 ZV－ZCS－PWM（90年代中）等。我國已將最新軟開關技術應用于6Kw通信電源中，效率達93%。
3.控制技術研究的進展。如電流型控制及多環(huán)控制，電荷控制，一周期控制，功率因數控制，DSP控制；及相應專用集成控制芯片的研制成功等，使開關電源動態(tài)性能有很大提高，電路也大幅度簡化。
4.有源功率團數校正技術（APFC）的開發(fā)，提高了AC－DC開關電源功率因數。 由于輸入端有整流一電容元件，AC－DC開關電源及一大類整流電源供電的電子設備（如逆變器，UPS）等的電網測功率團數僅為0.65，80年代用APFC技術后可提高到0.95 ～0.99，既治理了電網的諧波“污染”，又提高了開關電源的整體效率。單相APFC是DC －DC開關變換器拓撲和功率因數控制技術的具體應用，而三相APFC則是三相PWM整流開關拓撲和控制技術的結合。
5.磁性元件新型磁材料和新型變壓器的開發(fā)。 如集成磁路，平面型磁心，超薄型（Low profile）變壓器；以及新型變壓器如壓電式，無磁心印制電路（PCB）變壓器等，使開關電源的尺寸重量都可減少許多。
6.新型電容器和EMI濾波器技術的進步，使開關電源小型化并提高了EMC性能。
7.微處理器監(jiān)控和開關電源系統(tǒng)內部通信技術的應用，提高了電源系統(tǒng)的可靠性。 90年代末又提出了新型開關電源的研制開發(fā)，這也是新世紀開關電源的發(fā)展遠景。如：用一級AC－DC開關變換器實現穩(wěn)壓或穩(wěn)流，并具有功率因數校正功能，稱為單管單級（SingleSwitch Single Stage）或4S高功率因數AC－DC開關變換器；輸出1V， 50A的低電壓大電流DC－DC變換器，又稱電壓調節(jié)模塊VRM，以適應下一代超快速微處理器供電的需求；多通道（Multi－Channel或Multi－Phase）DC－DC開關變換器；網絡服務器（Server）的開關電源刊可攜帶式電子設備的高頻開關電源等。
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