開關(guān)電源技術(shù)的十大關(guān)注點(diǎn)
C/DC開關(guān)電源來(lái)說(shuō),采用兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總體效率低、成本高。
如果對(duì)輸入端功率因數(shù)要求不特別高時(shí),將PFC變換器和后級(jí)DC/DC變換器組合成一個(gè)拓?fù)洌瑯?gòu)成單級(jí)高功率因數(shù)AC/DC開關(guān)電源,只用一個(gè)主開關(guān)管,可使功率因數(shù)校正到0.8以上,并使輸出直流電壓可調(diào),這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱為單管單級(jí)即S4PFC變換器。
關(guān)注點(diǎn)六:電壓調(diào)節(jié)器模塊VRM
電壓調(diào)節(jié)器模塊是一類低電壓、大電流輸出DC-DC變換器模塊,向微處理器提供電源。
現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的速度和效率日益提高,為降低微處理器IC的電場(chǎng)強(qiáng)度和功耗,必須降低邏輯電壓,新一代微處理器的邏輯電壓已降低至1V,而電流則高達(dá)50A~100A,所以對(duì)VRM的要求是:輸出電壓很低、輸出電流大、電流變化率高、快速響應(yīng)等。
關(guān)注點(diǎn)七:全數(shù)字化控制
電源的控制已經(jīng)由模擬控制,模數(shù)混合控制,進(jìn)入到全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì),已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用。
但是過去數(shù)字控制在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來(lái),電源的高性能全數(shù)字控制芯片已經(jīng)開發(fā),費(fèi)用也已降到比較合理的水平,歐美已有多家公司開發(fā)并制造出開關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片及軟件。
全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是:數(shù)字 信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比可以標(biāo)定更小的量,芯片價(jià)格也更低廉;對(duì)電流檢測(cè)誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正,電壓檢測(cè)也更精確;可以實(shí)現(xiàn)快速,靈活的控制設(shè)計(jì)。
關(guān)注點(diǎn)八:電磁兼容性
高頻開關(guān)電源的電磁兼容EMC問題有其特殊性。功率半導(dǎo)體開關(guān)管在開關(guān)過程中產(chǎn)生的di/dt和dv/dt,引起強(qiáng)大的傳導(dǎo)電磁干擾和諧波干擾。有 些情況還會(huì)引起強(qiáng)電磁場(chǎng)(通常是近場(chǎng))輻射。不但嚴(yán)重污染周圍電磁環(huán)境,對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾,還可能危及附近操作人員的安全。同時(shí),電力電子電路(如開關(guān)變換器)內(nèi)部的控制電路也必須能承受開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的EMI及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)電磁噪聲的干擾。上述特殊性,再加上EMI測(cè)量上的具體困難,在電力電子的 電磁兼容領(lǐng)域里,存在著許多交*科學(xué)的前沿課題有待人們研究。國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)均開展了電力電子電路的電磁干擾和電磁兼容性問題的研究,并取得了不少可喜成果。近幾年研究成果表明,開關(guān)變換器中的電磁噪音源,主要來(lái)自主開關(guān)器件的開關(guān)作用所產(chǎn)生的電壓、電流變化。變化速度越快,電磁噪音越大。
關(guān)注點(diǎn)九:設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù)
建模、仿真和CAD是一種新的設(shè)計(jì)工具。為仿真電源系統(tǒng),首先要建立仿真模型,包括電力電子器件、變換器電路、數(shù)字和模擬控制電路以及磁元件和磁場(chǎng)分布模型等,還要考慮開關(guān)管的熱模型、可*性模型和EMC模型。各種模型差別很大,建模的發(fā)展方向是:數(shù)字-模擬混合建模、混合層次建模以及將各種模型組 成一個(gè)統(tǒng)一的多層次模型等。
電源系統(tǒng)的CAD,包括主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)最優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI設(shè)計(jì)和印制電路板設(shè)計(jì)、可*性預(yù)估、計(jì)算機(jī)輔助綜合和 優(yōu)化設(shè)計(jì)等。用基于仿真的專家系統(tǒng)進(jìn)行電源系統(tǒng)的CAD,可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu),減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用,并能做可制造性分析,是21世紀(jì)仿真和CAD技術(shù) 的發(fā)展方向之一。此外,電源系統(tǒng)的熱測(cè)試、EMI測(cè)試、可*性測(cè)試等技術(shù)的開發(fā)、研究與應(yīng)用也是應(yīng)大力發(fā)展的。
關(guān)注點(diǎn)十:系統(tǒng)集成技術(shù)
電源設(shè)備的制造特點(diǎn)是:非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、可*性低等,而用戶要求制造廠生產(chǎn)的電源產(chǎn)品更加實(shí)用、可*性更高、更輕小、 成本更低。這些情況使電源制造廠家承受巨大壓力,迫切需要開展集成電源模塊的研究開發(fā),使電源產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制造性、規(guī)模生產(chǎn)、降低成本等目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。 實(shí)際上,在電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段。近年來(lái)的發(fā) 展方向是將小功率電源系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上,可以使電源產(chǎn)品更為緊湊,體積更小,也減小了引線長(zhǎng)度,從而減小了寄生參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,可以實(shí)現(xiàn)一體化,所有元器件連同控制保護(hù)集成在一個(gè)模塊中。

責(zé)任編輯:廖生玨
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