高頻開關電源

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高頻開關電源范文第1篇

【關鍵詞】變壓器；電抗器；磁芯

1.概述

在電力系統中的直流系統，由于普遍采用高頻模塊，而對于高頻模塊的設計也是功率越來越大，而體積卻是越來越小，這就對其設計提出了一個關鍵的問題，那就是如何解決磁性元件的損耗及發熱問題。

高頻開關電源中大量使用各種各樣的磁性元件，如輸入/輸出共模電感，功率變壓器，飽和電感以及各種差模電感。各種磁性元器件對磁性材料的要求各不相同，如差模電感希望μ值適中，但線性度好，不易飽和；共模電感則希望μ值要高，頻帶寬，功率變壓器則希望μ值要適中，溫度穩定好，剩磁小，損耗低等。在非晶材料出現以前，共模電感主要采用高μ值（6K～10K）Mn-Zn合金，差模電感多采用鐵粉芯或開氣隙鐵氧體材料，變壓器則采用鐵氧體材料等。

這些材料應用技術成熟，種類也很豐富，并有各種各樣的產品形狀供選擇。隨著非晶材料的出現和技術不斷成熟，在開關電源設計中，非晶材料表現出許多其它材料無法比擬的優點。幾種常用磁性材料基本性能比較如表1。

2.主變壓器的設計

對于高頻開關電源的主要發熱元件，主變壓器的設計尤其重要，其尺寸的大小和材料的選擇更是重要。

2.1 主變壓器的磁芯必須具備的幾個特點

①低損耗

②高的飽和磁感應強度且溫度系數小

③寬工作溫度范圍

④μ值隨B值變化小

⑤與所選用功率器件開關速度相應的頻響

早前高頻變壓器一般選用鐵氧體磁芯，下面對VITROPERM500F鐵基超微晶磁芯與德國西門子公司生產的N67系列鐵氧體磁芯的性能進行較：

從以上圖表可以看出兩者有以下區別：

（1）相同工作頻率（200KHZ以下），非晶材料損耗明顯低于鐵氧體，工作頻率越低，工作B值越高，非晶材料優勢越明顯。但在250kHZ以上頻段，鐵氧體損耗要明顯低于非晶材料。

（2）非晶材料損耗隨溫度變化量大大低于鐵氧體，降低了變壓器熱設計的難度。

（3）非晶材料導磁率隨溫度變化量大大低于鐵氧體，降低了變壓器設計的難度，提高了電源運行的穩定性和可靠性。

（4）非晶材料Bs*μ值是鐵氧體的10- 15倍，意味著變壓器體積重量可以大幅減小。

變壓器設計過程中，最困難的是熱設計，變壓器的產熱與多方面的因素有關，如磁芯損耗，銅損等。開關頻率增加，變壓器的發熱呈指數增加。若采用鐵氧體磁芯，由于鐵氧體的居里點較低，需對變壓器磁芯作散熱處理，工藝制作比較復雜。若散熱處理不當，鐵氧體磁材高溫下易失磁，導致電路工作異常。若采用非晶做變壓器，將工作B由4000高斯提高到10000高斯，開關器件的工作頻率則可以降到100KHz以下。非晶材料在16KHZ-100KHZ頻率范圍內，損耗/Bs值最低，相應的變壓器匝數及體積最小，發熱量也較小，對提高整機效率，減小模塊電源的體積有巨大幫助。在采用軟開關控制技術的前提下，可以充分發揮IGBT的低導通壓降，大電流，高耐壓的優點，大幅度地提高電源的可靠性。由于鐵氧體的居里點較低，需對變壓器磁芯作散熱處理，變壓器工藝制作較復雜。若散熱處理不當，鐵氧體磁材高溫下易失磁，導致電路工作異常。

2.2 磁芯的選擇

5.結束語

通過對高頻電源模塊的主要磁性元件的優化設計，并應用在高頻電源的生產中，很好的解決了磁性元件的損耗和發熱的問題，對高頻電源的穩定性有了進一步的提高。

參考文獻

[1]趙異波，何湘寧，等.直流電源系統技術綜述[J].電工技術，2001：29-30.

[2]劉勝利，嚴仰光.現代高頻開關電源實用技術[J].電力工業出版社，2004，1.

[3]占景輝.非晶材料在開關電源中的應用.

[4]張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[J].電子工業出版社，2004，9.

高頻開關電源范文第2篇

    直流充電模塊主要包括蓄電池組、絕緣監測、單元集中監控、單元直流饋電、單元充電模塊、交流配電單元等共同組成。由于受到了開關器件性能的影響,因此每個開關電源模塊只有幾千瓦的最大輸出功率,然而在實踐中直流系統供電需要幾百千瓦。為此,必須要選擇并聯多個高頻開關電源模塊的方式確保充電機完成大功率的輸出,隔離變壓器由于高頻化因此具有更小的質量和體積,這樣對模塊化的實現非常有利。除此之外,選擇軟開關技術可以使開關損耗得以大幅度減少,并且使變換效率得以提升。在直流系統中絕緣監測可以對正負母線對地的絕緣情況進行時刻監視,如果正母線接地就有可能會導致出現保護的誤動作,如果系統在負母線接地的時候出現一點接地的現象,就會導致斷路器拒動[1]。

    1.2交直流一體化電源系統的通信電源模塊

    在常規變電站中通信電源往往都是獨立設置,從而將穩定可靠的電源提供給運動裝置和融信設備。然而這種方式具有較高的設備投資、較大的占用空間等不足,而且其具有與站內直流系統相類似的一些功能,無法使智能變電站網絡化、經濟化以及簡約化的要求得到滿足。根據我國電網公司的最新規定,一些變電站必須要選擇使用交直流一體化電源系統,不再單獨配置通信電源,也就是經過DC/DC變換之后由直流系統向通信設備供電。在直流充電模塊中選擇冗余技術、均流技術、軟開關技術、模塊化小型化等高頻開關電源技術在通信電源DC/DC變換器中同樣適用。

    1.3交直流一體化電源系統的UPS電源模塊

    在站用變壓器發生供電故障之后,UPS可以將可靠的電能提供給交換機、五防閉鎖機以及后臺監控機等重要的負荷。在具體的運行過程中UPS存在著2路輸入電源,其在正常的時候經整流、逆變將由交流輸入的電能提供給負載。如果中斷交流輸入,那么在經過逆變后,將由直流輸入的電能提供給負載。在UPS中的逆變部分和整流部分仍然對高頻開關電源技術進行了應用。除此之外,UPS的非常重要的發展方向就是冗余技術和模塊化[2]。

    2交直流一體化電源系統均流技術和N+1冗余技術

    UPS電源、通信電源和直流充電電源都選擇了冗余供電方式并聯N+1模塊化,N+1冗余技術由于高頻開關電源的模塊化、小型化和高頻化而得到了較快的發展。N+1冗余主要指的是選擇N個電源模塊并聯供電從而使全部負荷的電能需要得到充分的滿足,而要想使供電可靠性得以進一步提升,就需要再將一個電源模塊并聯進來,這樣剩下的N個模塊在其中的一個模塊發生故障之后人仍然可以使供電的要求得到滿足。相對于采用單臺電源供電的方式而言,采用這種方式具有更高的可靠性。同時,選擇熱插撥方式能夠在系統中隨時將故障電源模塊退出,這樣就確保維護檢修工作的方便性[3]。常用的高頻并聯電源模塊均流技術為:以輸出阻抗的大小為根據選擇均流技術,采用這種方法具有較低的均流準確性,主從均流技術一般需要將一個主模塊人為的確定下來,然后與其他的從模塊之間開展通信。而民主均流技術并聯運行的各個電源模塊中并非是人為事先設定主模塊,而是以哪個模塊具有最大的輸出電流為根據來確定,如果某模塊而具有最大的輸出電流那么其就屬于主模塊,而從模塊就是剩余的模塊,采用這種自動設定主模塊的方法就可以確保冗余設計的實現。

高頻開關電源范文第3篇

[關鍵詞]高頻開關電源；電磁干擾；電磁兼容；電子技術

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）21-0092-01

一、前言

開關電源具有體積小、重量輕、效率高等特點，廣泛用于通信、自動控制、家用電器、計算機等電子設備中。但是，其缺點是開關電源在高頻條件下工作，產生非常強的電磁干擾（EMI），經傳導和輻射會污染周圍電磁環境，對電子設備造成影響。本文主要對高頻開關電源中的電磁干擾產生機理與抑制策略進行了研究與探討，以供同仁參考。

二、 高頻開關電源電磁干擾產生的機理分析

（1）開關管工作時產生的電磁干擾。開關電源工作過程中，由初級濾波大電容、高頻變壓器初級線圈和開關管構成了一個高頻電流環路，該環路包含有典型的梯形電流波形，因而具有高頻諧波分量（典型的數值在數兆赫茲范圍），這會產生較大的輻射干擾。如果一次整流回路的濾波不足，則高頻電流還會以差模方式傳導到交流電網中去。另一方面，當原來導通的開關管關斷時，由于電流突變，變壓器繞組漏感所產生的反電動勢U=-Ldi/dt會疊加在關斷電壓上，因而會在變壓器初級線圈的兩端出現較高的尖峰電壓和浪涌電流，其所含有的高次諧波會反饋到電網形成諧波干擾，同時這些諧波還將以輻射方式干擾其他設備的工作。

（2）一次整流回路產生的電磁干擾。高頻開關電源的輸入普遍采用橋式整流、電容濾波性整流電路。在這樣的一次整流賄賂重，由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲能作用，整流二極管只有在交流輸入電壓大于濾波電容充電電壓時才能導通，輸入電流脈沖大于平均電流的5到10倍以上，成為一個時間很短、峰值很高的周期性畸變電流，該電流脈沖含有高次諧波分量，如不加抑制則會對電網產生嚴重的諧波污染。

（3）二次整流回路產生的電磁干擾。高頻開關電源在工作過程中，二次整流回路重的整流二極管也處于高頻通斷狀態。脈沖變壓器次級線圈、整流二極管和濾波電容構成的高頻開關電流環路所含的高頻諧波分量會產生較大的輻射干擾。如果二次整流回路的濾波不足，則高頻電流還會以差模方式混在輸出直流電壓上，影響負載電路的正常工作。

（4）分布電容引起的干擾。開關電源工作在高頻狀態，因而其分布電容不可忽略。一方面散熱片與開關管集電極間的絕緣片接觸面積較大，且絕緣片較薄，因而兩者間的分布電容在高頻時不能忽略。高頻電流會通過分布電容流到散熱片上，再流到機殼地，產生共模干擾；另一方面高頻變壓器的初次級之間存在著分布電容，會將原邊電壓直接耦合到副邊上，在副邊作直流輸出的兩條電源線上產生共模干擾。

三、高頻開關電源的電磁干擾的抑制策略

（1）變壓器產生的電磁干擾的抑制。對于變壓器產生的電磁干擾，可以采用平面變壓器來減少普通變壓器產生的電磁干擾。平面變壓器采用小尺寸的E型、RM型或環型鐵氧體磁芯，這些磁芯由高頻功率鐵氧體材料制成，在高頻下有較低的磁芯損耗；繞組采用多層印刷電路板迭繞而成，繞組或銅片迭在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁回路。這種平面變壓器直流銅阻低，漏感和分布電容低，可以滿足諧振電路的要求，并且磁芯具有良好的磁屏蔽，可以抑制射頻干擾。

（2）高頻開關電源的電磁脈沖抑制。由于浪涌主要來自雷電，因此電磁脈沖的抑制主要是采用相應的措施在極短的時間內將設備上感應到的大量脈沖能量泄放到安全地線上，進而保護整個設備。一般使用并聯壓敏電阻、穩壓二極管、氣體放電管等3種方法來進行抑制，如果設備要求較低，可以采用其中一種方式，如果要求較高，就需要將三者綜合在一起使用，才能達到滿意的效果。

（3）正確選擇和使用電磁干擾濾波器。濾波器能有效地抑制電網中的電磁干擾進入設備，還可以抑制設備內的電磁干擾進入電網。由于這種電磁干擾分為差模干擾和共模干擾，因此濾波器也分為差模濾波器和共模濾波器，如圖1 中的電路所示。

L1， L2可在10～600μH間選取， C1可在0.47～1μF間選取，L3， L4可在10～40 mH間選取，C2， C3可在1～5μF間選取由于既要防止外界干擾進入高頻開關電源，又要防止內部電磁干擾進入電網，所以應在高頻開關電源的入口和出口處加接抗干擾濾波器。

（4）采用諧振開關方式。采用ZVS型、ZCS型或混合使用兩種開關，可以有效減少分布電感、分布電容產生的寄生振蕩，還可以降低開關損耗。

（5）選擇良好的元件

1）開關電子器件的選擇。高頻開關電源的開關電子元件應以選用MOSFET、IGBT、快速二極管為主。一般應采用IGBT/MOSFET并聯技術來減少損耗，提高效率。MOSFET是電壓驅動電子器件，導通和關斷時，上升和下降速度快，開關損耗小，極適合在開關頻率高的情況下使用，但高電壓大電流情況下，導通損耗大。IGBT是一種功率場效應晶體管和晶體管的復合器件，采用電壓驅動，開關速度快，通態損耗小，關斷時間長，損耗大。如果將兩者并聯，可發揮各自的優點，彌補缺點，使之既具有IGBT通態損耗小的特點，又具有MOSFET開關損耗小的特點。

2）扼流圈與電容的選擇。在抗干擾濾波器中可選用正態扼流圈、共態扼流圈和

三端子電容等一些EMI濾波專用器件。正態扼流圈使用損耗較大的SN線圈制成的，他是用為抑制晶閘管噪聲而研制的硅鋼片壓制而成的。SB線圈的鐵損小，自諧振時Q值高，使用他可以抑制10～150kHz的電磁干擾。共態扼流圈是在磁芯上繞有與電源線根數相同匝數的線圈，往復的負載電流在磁芯內部產生的磁場互相抵消，他的主要用途是抑制導線與地線間的電磁干擾。三端子電容是在高電位端設有輸入和輸出兩根線，高電位端無剩余電感。作為旁路電容， 他能抑制掉300MHz的電磁干擾。

（6）設計合理的PCB板。無論高頻開關電源電路設計多么合理，只要PCB板設計不合理，就有可能造成過多的電磁干擾，因此應合理設計PCB板。在設計時應主要考慮以下幾點：合理布置電源開關交流回路、輸出整流交流回路、輸入信號電流回路、輸出負載電流回路四個回路；合理選擇印刷線的長度和寬度，減少頻率響應；正確選擇接地點，避免自激；盡量加粗接地線，注意布線方向，少拐彎。

（7）合理屏蔽。在高頻開關電源中，產生電磁干擾的元器件是指變壓器、整流二極管、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，使電磁波產生衰減。對抗電磁干擾較弱的元器件，應采取相應的屏蔽措施。此外，為使電磁干擾不向外部輻射，可將開關電源整體屏蔽，使向外輻射的電磁波衰減。

四、綜述

綜上所述，高頻開關電源的電磁干擾的抑制不外乎濾波、屏蔽和接地3種措施。只要針對設備產生電磁干擾的原因，合理選擇濾波、屏蔽和接地措施，就可以將電磁干擾抑制或減弱。

參考文獻

[1] 五家慶.智能型高頻開關電源系統的原理使用與維護[M].北京：人民郵電出版社，2000.

高頻開關電源范文第4篇

【關鍵詞】 通信電源 高頻開關電源 一體化電源

一、應用分析

當前通信設備工作電源在電力通信中通常是采用高頻開關電源和變電站一體化電源兩種方式。

1.1 高頻開關電源

高頻開關電源隨著晶體管開關電源的頻率從20 H z提高到數百kHz后形成。高頻開關電源組成有輸入整流單元、高頻變換單元、輸出電源整流濾波單元，見圖1，電網交流電源通過濾波和整流，變為較為平滑的直流電，再通過高頻變化為高頻交流電，最后經過整流濾波變為穩定可靠的直流電源。

在電力系統通信網中高頻開關電源一般由高頻開關電源的輸出端和蓄電池并接在一起向通信設備供電。通信設備正常工作時是開關電源供電，同時開關電源向蓄電池進行充電。如果故障出現在交流系統或開關電源設備上，那么通信設備將由蓄電池提供電能。通信電源在故障被消除后恢復正常工作狀態。

1.2 變電站一體化電源

變電站一體化電源是繼電保護、自動化裝置和事故照明系統通常使用的供電方式，也可以為通信設備供電。

變電站一體化電源是將交流輸入電源經開關電源轉換后輸出直流220V或直流110V電源，一方面向變電站使用的蓄電池等供電，另一方面通過直流電源變換器和電源逆變器將直流電源轉換成直流48V和交流220V。交流整流模塊、蓄電池組、直流電源變換模塊、電源逆變模塊和控制調整模塊構成了一體化電源。

一體化電源在正常情況下通過整流模塊經電源變換器和電源逆變器對自動化裝置和通信設備等都進行輸電，變電站蓄電池在交流系統或整流模塊不工作的時候對運行裝置和設備實施輸電，一體化電源在故障消除后恢復正常工作。

1.3技術特點、系統結構及運行維護模式對比

1.3.1 兩種電源技術特點

相同的電力電子技術及相同的供電方式，使高頻開關電源和變電站一體化電源都擁有高效率、高頻化、模塊化、智能化的技術優點：

1）用比較低的使用成本和工作溫度造就更高的安全性和更長的使用周期是高效率的主要優勢。整機效率最高可達93%-94%，而且還有提升的空間。

2） 高頻開關電源的主要發展方向是高頻化，從而實現縮小電源體積、減輕重量、改進開關電源的動態性能和濾波電路壓力及降低成本。

3） 高頻開關整流器的主要優勢之一是模塊化設計，直流供電系統的模塊式架構因輕盈小巧的高頻開關整流器模塊的出現而產生，各種不同功率等級的電源系統都能被很容易的組成。

4） 現代電源的發展趨勢是智能化。變電站不同部件的供電需求要通過電源系統智能化的實現得到滿足，從而實施對電源系統有效監視、全面控制、完善告警和保護。

1.3.2 系統結構及運行維護模式對比

1）不一樣的輸入電源：高頻開關電源是交流電源輸入供電，交流電經過整流后輸出48V直流電源給通信設備；一體化電源系統采用的是變電站直流220V通過直流變換模塊輸出48V直流電源給通信設備。

2）不一樣的蓄電池運行模式：高頻開關電源的直流48V輸出是和蓄電池并接在一起，通信設備在高頻開關電源不能正常輸出時，蓄電池可以直接向負載供電。一體化電源系統中的蓄電池是和直流220V或110V直接并接在一塊，通過直流變換模塊輸出直流48V，給通信設備供電。在交流供電失電或直流220V或110V系統故障時，通信設備能得到蓄電池通過直流變換模塊的供電，但是，在直流電源變換模塊不工作時，蓄電池是不能給通信設備供電的。

3）不一樣的電源防雷模式：電源設備交流輸入側、直流輸出側裝備防雷裝置的2級防雷模式被高頻開關電源使用；電源設備交流輸入側加裝防雷裝置的1級防雷模塊在一體化電源中得到應用。

4）不一樣的電源接地模式：高頻開關電源采用的是直流輸出側高電位點直接接地方式；一體化電源雖然在直流變換模塊的后端也是高電位點直接接地方式，提供直流-48V給通信設備使用，但在直流變換模塊的前端直流220V或直流110V處采用的是不接地運行模式。

5）不一樣的運行維護模式：高頻開關電源由通信專業人員進行建設、維修以及實施集中監管；一體化電源設備的遙信、遙測量由一體化電源系統統一納入站內監控系統，其運行維護和監管由變電設備人員統一監管。

二、策略分析

2.1 通信設備重要性的策略

由于電力系統中主要變電站的電壓等級不同，通信設備傳輸的信息和配置的容量的不一樣也受到影響。通信設備傳輸站內電力調度、自動化和辦公信息還有調頻載波和專用光纖通道來傳輸線路保護信息一般使用在220 kV及以下變電站中。通信設備在500 kV變電站中因為存在傳輸線路的制約和繼電保護雙重化配置的要求而對傳輸線路保護信息的責任進行承擔。通信設備在部分220 kV樞紐變電站內一樣也承擔著為110 kV變電站內提供信息轉接工作。因為500 kV及傳輸一、二、三級主干通信網的220 kV變電站的通信設備的重要性，需使用安全性、可靠性更高的獨立的高頻開關電源，在規范設計中獨立的高頻開關電源蓄電池應在電網和電源設備不工作的情況下對通信運行設備可靠運行提供保證。

2.2 電源設備安全性的策略

2.2.1 電源防雷

因為高頻開關電源包含了許多電子器件且電力通信系統對電源設備有比較高的訴求，所以通信電源設計需要使用在電源設備的交流輸入側、直流輸出側和通信設備電源輸入側加裝防雷裝置的3級防雷模式，外來的過電壓、過電流唯有通過多級保護才能夠把電壓控制在非常低的水平，才能確保通信設備內部器件的穩定工作。電源供電回路上的過電壓和過電流通過分級保護實施方式中的加裝防雷模塊來進行控制。感應雷電流的影響應是在機房內部工作的通信電源重要考慮的，就是說防雷裝置通過選用8/20us參考模型來實施采用，通信電源在通信電源設備進入雷電流時通過防雷裝置確保其避免雷電的傷害。

2.2.2 供電方式

電源設備交流側在通信電源供電形式上一般使用單母線分段輸電形式，再使用交流系統自動轉化裝置來完善供電的可靠性。當前存在單母線以及單母線分段兩種輸電方式。因為通信傳輸業務的重要，獨立通信電源以及220 kV變電站一體化電源設備需要使用通信直流電源單母線分段供電方式，單母線供電方式被使用在110kV變電站一體化電源設備中。

2.2.3 電源保護

通信電源的過電流和過電壓、欠電壓保護是通信電源保護考慮的核心。電源系統在通信電源大于保護指標的時候可以自主實施保護狀態或自動停止工作，或者自動改進參數，確保通信電源設備能在合理的條件下工作。電容型輸入型整流回路在高頻開關電源的交流輸入整流電流中一般都有被使用，通信電源過電流保護中，在電源合閘接入電源的一瞬間，由于電容器上的初始電壓為0，電容器初始充電會形成很大的瞬間沖擊電流，所以軟啟動方式被用來對開關電源安全的運行實施確保。過電壓和欠電壓在通信電源保護層面來講，因為過電壓在通信電源設備會造成用電設備內部器件失靈，用電設備會因為欠電壓會而不能正常工作，所以，通信電源被設定在直流輸出電壓標稱值的120%的范圍內，能夠手動和自動調節輸出電壓，確保通信電源在正常值內工作。

2.3 電源智能化管理的策略

通信電源的性能、故障、配置以及安全監控使用通信電源智能化管理模式的實施實現，從而使通信電源的供電穩定性以及設備的安全性得到增加：

1）要完成對通信電源的工作情況的評估，完成對其功能監管、性能管理監控以及性能研究；

2）要通過檢測、隔離、告警監視、故障定位、校正、測試等故障管理中實施對通信電源異常情況實施監管；

3）要通過通信電源配置管理實現通信電源的情況查詢、監控和配置性能，從而可以建立、增加、刪除通信電源模塊；

4）要通信電源安全管理上確保和完成通信電源的安全運行認證、訪問控制、運行數據的機密性以及完整性。

另外，通過通信電源集中控制管理模式在通信電源管理軟件設計中的實現和計算機和通信網絡等新技術使用，使遙信、遙測、遙控和遙調在電源設備中得到實現，交流電源和直流電源的過壓、欠壓、限流、過熱以及短路保護情況在通信電源的時刻管控和控制得到實現。通信電源的遠程監控開關機、均浮充轉換、限流點設置等控制功能使用通信網絡來完成，開關狀況、故障情況、工作情況監測等遙信項目及模塊和蓄電池的輸出電壓的測量等遙測項目在同一時間得到實現。

三、結束語

在電力系統中無人值守變電站獲得了大范圍的使用，變電站內通信設備以及通信電源系統的工作穩定性在無人值守的實現中對其給出了更大的訴求。通信設備的供電需求在變電站一體化電源系統中可以得到很好實現，一體化電源因為變電站一體化電源系統在防雷、接地和蓄電池供電模式等方面的更深入的改善而成為變電站通信電源的成長方向。

參 考 文 獻

[1]紀越峰.綜合業務接入技術[M]北京：北京郵電大學出版社，2013.

高頻開關電源范文第5篇

關鍵詞：電力電子；開關電源；應用

1緒論

著半導體和信息技術的推進，電力電子技術的發展帶動開關電源由低頻向高頻，整體化到模塊化，由高能耗向低能耗進行技術轉變。高頻開關電源作用為將交流輸入的電流轉化為合適的直流輸出。經過大功率開關元件，如金屬—絕緣體—半導體管等組成的逆變電路，將直流高壓轉換成方波，之后將方波電壓由高壓降低為低壓，最后輸出穩定的直流電壓，在現代開關電源的應用中得到極大推崇。高頻開關電源主要特點如下：

1.1質量低、體積小。

高頻技術可以不使用工頻變壓器，使質量和體積減少90%。

1.2功率系數大。

隨著可控硅導通角的變化使相變整流器的功率系數變化，負載較小時，系數較小，可以達到0.3；完全導通時可以使系數達到0.69以上。

1.3噪聲弱。

開關電源噪聲只有45db左右，較工頻變壓器以及濾波電感在相控整流設備中的噪聲降低30%。

1.4效率高。

減少開關瞬間消耗，而且由于整機的功率因數補償，可以使效率達到90%以上。

1.5結構模塊化。

模塊式結構可以便于整個開關的設計和研發，降低成本。

2現代電力電子的應用領域

高頻開關電源能通過大功率晶體管如IGBT等進行運行，使頻率限制在區間60~110kHz。并且整流器功率容量也增大到48V/400A以上。大規模集成電路的突飛猛進更是促進電源模塊體積的減小，從而進一步增加電源的功率密度，以實現開關電源的高效化和微小化。整體科技的進步需要計算機和通信設施具有更高的性能和穩定性，UPS不間斷電源便順時而出。輸入它的交流電經過整流器轉換為直流輸出，一部分流入電池給其充電，另一部分經過逆變器、轉換開關等元器件到工作設備。不間斷電源使用脈寬調制技術和大功率IGBT，降低噪聲強度，提高電源利用效率和系統穩定性。變頻器主要在電氣傳動系統中用于交流電機的變頻調速，具有節能環保作用。它的電源經過大功率晶體管和高頻變換器將電壓轉換為交流輸出，其電壓和頻率可變，功率可以超過110kW[1]。通過模塊科學堆積、程序智能控制、神經網絡控制等現代高新技術實現強電和弱電有效結合，降低大功率設備的研發成本和研發難度，并且可以極大的提升生產效率，實現環保節能、經濟高效、系統穩定的卓越性能。

3電力電子技術在開關電源中的應用

3.1軟開關技術

IGBT功率器件控制的PWM電源可以克服傳統大功率電源逆變主電路結構的高耗能問題，是能耗降低30%~40%。軟開關技術采用諧振原理，克服傳統電路使用緩沖電路消除電壓尖峰和浪涌電流問題，從而使系統趨于簡單，降低故障發生的可能性。傳統電路在開關啟動和關閉的瞬間會產生極大的電流和電壓，瞬間產生的電壓無法有效利用，從而增加能耗。諧振電路可以吸收高頻變壓器中電感以及電容等，降低晶體管等元件的壓力，從而提高電源的利用率和穩定性。

3.2同步整流技術

同步整流技術時在軟開關的基礎上進一步提升效率的技術，它通過作整流開關二極管的金屬絕緣體~半導體管反接，適用于低壓、大電流的電源上。同步電流通過零電壓開關和零電流開關，它們驅動同步整流的脈沖信號與初始的脈沖信號聯動，將其上升沿超過原來的上升沿，降低延遲以實現金屬~氧化物半導體場效應晶體管和零電壓開關方式。

3.3控制技術

主電路的設計必須滿足開關變換器的結構不同、離散非線性的特點，因此開關電源要使用多路控制。開關電源的動態性可以通過電子運動和時間周期的增減來控制實現，開關電源的智能性可以通過基因算法~BP算法、模糊控制、微機控制、人工神經網絡等技術實現。MEMS技術發展使微機運算的速度巨大提升，微機或者DSP應用到大功率開關的數字模塊的實現更加促進電源數字化和高效化的實現。

3.4功率半導體

MOSFET和IGBT半導體器件的研發，使開關電源的高效利用能源的能力又得到極大的飛躍，兩種晶體管的內部電阻都很小，驅動功率需求低，最重要的是能耗極其小。結合同步整流技術和控制技術，將高頻化開關電源的實現向前推進了極大的一步。

4結語

電力電子技術在開關電源中的應用會隨著技術的不斷進步轉向更加廣泛的應用，高頻化、模塊化、智能化、節能化等必然成為其未來的應用方向。高頻開關技術的應用更是標志著電子電力技術在開關電源上應用的成熟，相信不遠的未來，電力電子在開關電源中的應用會進一步的突破。

參考文獻：

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