臺灣明緯開關電源技術發(fā)展十大關注焦點

明緯開關電源始終是電子行業(yè)里十分熱點的技巧，而它的展開趨向又是大家必需時刻關注的問題，不然一不注意就會跟不上技巧展開的步調(diào)。以下是對開關電源技巧展開關注焦點的考察得出的十個熱點關注點。

　　關注點一：功率半導體器件性能

　　1998年，infineon公司推出冷mos管，它采取“超級結”（super－junction）構造，故又稱超結功率mosfet。任務電壓600v～800v，通態(tài)電阻簡直下降了一個數(shù)量級，仍維持開關速度快的特征，是一種有展開前程的高頻功率半導體電子器件。

　　igbt剛涌現(xiàn)時，電壓、電流額外值只要600v、25a。很長一段時光內(nèi)，耐壓程度限于1200v～1700v，經(jīng)過長時光的探究鉆研和改良，如今igbt的電壓、電流額外值已分手到達3300v÷1200a和4500v÷1800a，低壓igbt單片耐壓已到達6500v，個別igbt的任務頻率下限為20khz～40khz，基于穿通（pt）型構造運用新技巧制作的igbt，可任務于150khz（硬開關）和300khz（軟開關）。

　　igbt的技巧停頓實踐上是通態(tài)壓降，疾速開關和高耐壓才能三者的折中。led燈隨著工藝和構造情勢的不同，igbt在20年歷史展開過程中，有以下幾品種型：穿通（pt）型、非穿通（npt）型、軟穿通（spt）型、溝漕型和電場截止（fs）型。

　　碳化硅sic是功率半導體器件晶片的幻想資料，其長處是：禁帶寬、任務溫度高（可達600℃）、熱穩(wěn)固性好、通態(tài)電阻小、導熱性能好、漏電流極小、pn結耐壓高級，有利于制作出耐低溫的高頻大功率半導體電子元器件。

　　能夠預感，碳化硅將是21世紀最能夠勝利運用的新型功率半導體器件資料。

　　關注點二：開關電源功率密度

　　進步開關電源的功率密度，使之小型化、輕量化，是人們始終盡力尋求的宗旨。電源的高頻化是海內(nèi)電力電子界鉆研的熱點之一。電源的小型化、加重分量對便攜式電子裝備（如挪動電話，數(shù)字相機等）尤為重要。使開關電源小型化的詳細方法有：

　　一是高頻化。為了完成電源高功率密度，必需進步pwm變換器的任務頻率、從而減小電路中儲能元件的體積分量。

　　二是運用壓電變壓器。運用壓電變壓器可使高頻功率變換器完成輕、小、薄和高功率密度。壓電變壓器運用壓電陶瓷資料特有的“電壓－振動”變換和“振動－電壓”變換的性質(zhì)傳送能量，其等效電路猶如一個串并聯(lián)諧振電路，是功率變換范疇的鉆研熱點之一。

　　三是采取新型電容器。為了減小電力電子裝備的體積和分量，必需設法改良電容器的性能，進步能量密度，并鉆研開發(fā)適宜于電力電子及電源體系用的新型電容器，請求電容量大、等效串聯(lián)電阻esr小、體積小等。

　　關注點三：高頻磁與同步整流技巧

　　電源體系中運用少量磁元件，高頻磁元件的資料、構造和性能都不同于工頻磁元件，盡管我國led照明產(chǎn)業(yè)展開得熱火朝天
有許多問題須要鉆研。對高頻磁元件所用磁性資料有如下請求：損耗小，散熱性能好，磁性能優(yōu)勝。實用于兆赫級頻率的磁性資料為人們所關注，納米結晶軟磁資料也已開發(fā)運用。

　　高頻化以后，為了進步開關電源的效力，必需開發(fā)和運用軟開關技巧。它是過來幾十年海內(nèi)電源界的一個鉆研熱點。

　　關于低電壓、大電流輸出的軟開關變換器，進一步進步其效力的辦法是設法下降開關的通態(tài)損耗。例猶如步整流sr技巧，即以功率mos管反接作為整流用開關二極管，替代蕭特基二極管（sbd），可下降管壓降，從而進步電路效力。
關注點四：散布電源構造

　　散布電源體系適宜于用作超高速集成電路組成的大型任務站（如圖像解決站）、大型數(shù)字電子替換體系等的電源，其長處是：可完成dc÷dc變換器組件模塊化；輕易完成n1功率冗余，易于擴增負載容量；可下降48v母線上的電流和電壓降；輕易做到熱散布平均、便于散熱設計；瞬態(tài)響應好；可在線改換生效模塊等。

　　如今散布電源體系有兩種構造類型，一是兩級構造，另一種是三級構造。

　　關注點五：pfc變換器

　　因為ac÷dc變換電路的輸出端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸出時，單相整流電源供電的電子裝備，電網(wǎng)側（交換輸出端）功率因數(shù)僅為0。6～0。65。采取pfc（功率因數(shù)校對）變換器，網(wǎng)側功率因數(shù)可進步到0。95～0。99，輸出電流thd小于10％。既管理了電網(wǎng)的諧波凈化，又進步了電源的整體效力。這一技巧稱為有源功率因數(shù)校對apfc單相apfc海內(nèi)外開發(fā)較早，技巧已較成熟；三相apfc的拓撲類型和掌握戰(zhàn)略盡管已經(jīng)有很多種，但還有待繼承鉆研展開。

　　個別高功率因數(shù)ac÷dc開關電源，由兩級拓撲組成，關于小功率ac÷dc開關電源來說，采取兩級拓撲構造總體效力低、老本高。

　　假如對輸出端功率因數(shù)請求不特別高時，將pfc變換器和后級dc÷dc變換器組分解一個拓撲，形成單級高功率因數(shù)ac÷dc開關電源，只用一個主開關管，可使功率因數(shù)校對到0。8以上，并使輸出直流電壓可調(diào)，這種拓撲構造稱為單管單級即s4pfc變換器。

　　關注點六：電壓調(diào)理器模塊vrm

　　電壓調(diào)理器模塊是一類低電壓、大電流輸出dc－dc變換器模塊，向微解決器供給電源。

　　如今數(shù)據(jù)解決體系的速度和效力日益進步，為降卑微解決器ic的電場強度和功耗，必需下降邏輯電壓，新一代微解決器的邏輯電壓已下降至1v，而電流則高達50a～100a，所以對vrm的請求是：輸出電壓很低、輸出電流大、電流變更率高、疾速響應等。

　　關注點七：全數(shù)字化掌握

　　電源的掌握已經(jīng)由模仿掌握，模數(shù)混雜掌握，進入到全數(shù)字掌握階段。全數(shù)字掌握是一個新的展開趨向，已經(jīng)在許多功率變換裝備中得到運用。

　　然而過來數(shù)字掌握在dc÷dc變換器中用得較少。led節(jié)能燈近兩年來，電源的高性能全數(shù)字掌握芯片已經(jīng)開發(fā)，費用也已降到對比合理的程度，歐美已有多家公司開發(fā)并制作出開關變換器的數(shù)字掌握芯片及軟件。

　　全數(shù)字掌握的長處是：數(shù)字信號與混雜模數(shù)信號相比能夠標定更小的量，芯片價錢也更昂貴；對電流檢測誤差能夠進行準確的數(shù)字校對，電壓檢測也更準確；能夠完成疾速，靈巧的掌握設計。
關注點八：電磁兼容性

　　高頻開關電源的電磁兼容emc問題有其特別性。功率半導體開關管在開關歷程中發(fā)生的di÷dt和dv÷dt，引起壯大的傳導電磁攪擾諧和波攪擾。有些狀況還會引起強電磁場（通常是近場）輻射。豈但重大凈化四周電磁環(huán)境，對左近的電氣裝備形成電磁攪擾，還能夠危及左近操作人員的平安。同時，電力電子電路（如開關變換器）外部的掌握電路也必需能蒙受開關舉措發(fā)生的emi及運用現(xiàn)場電磁噪聲的攪擾。上述特別性，再加上emi測量上的詳細艱難，在電力電子的電磁兼容范疇里，存在著許多交×科學的前沿課題有待人們鉆研。海內(nèi)外許多大學均展開了電力電子電路的電磁攪擾和電磁兼容性問題的鉆研，并獲得了不少可喜效果。近幾年鉆研效果標明，開關變換器中的電磁樂音源，重要來自主開關器件的開關作用所發(fā)生的電壓、電流變更。變更速度越快，電磁樂音越大。

　　關注點九：設計和測試技巧

　　建模、仿真和cad是一種新的設計工具。為仿真電源體系，首先要樹立仿真模型，包含電力電子器件、變換器電路、數(shù)字和模仿掌握電路以及磁元件和磁場散布模型等，還要斟酌開關管的熱模型、可×性模型和emc模型。各種模型區(qū)別很大，建模的展開方向是：數(shù)字－模仿混雜建模、混雜檔次建模以及將各種模型組成一個對立的多檔次模型等。

　　電源體系的cad，包含主電路和掌握電路設計、器件抉擇、參數(shù)最優(yōu)化、磁設計、熱設計、emi設計和印制電路板設計、可×性預估、盤算機輔佐綜合和優(yōu)化設計等。用基于仿真的專家體系進行電源體系的cad，可使所設計的體系性能最優(yōu)，增加設計制作費用，并能做可制作性剖析，是21世紀仿真和cad技巧的展開方向之一。此外，電源體系的熱測試、emi測試、可×性測試等技巧的開發(fā)、鉆研與運用也是應鼎力展開的。

　　關注點十：體系集成技巧

　　電源裝備的制作特征是：非規(guī)范件多、休息強度大、設計周期長、老本高、可×性高級，而用戶請求制作廠消費的電源產(chǎn)品更加實用、可×性更高、更輕小、老本更低。這些狀況使電源制作廠家蒙受偉大壓力，急切須要展開集成電源模塊的鉆研開發(fā)，使電源產(chǎn)品的規(guī)范化、模塊化、可制作性、范圍消費、下降老本等宗旨得以完成。實踐上，在電源集成技巧的展開過程中，已經(jīng)閱歷了電力半導體器件模塊化，功率與掌握電路的集成化，集成無源元件（包含磁集成技巧）等展開階段。近年來的展開方向是將小功率電源體系集成在一個芯片上，能夠使電源產(chǎn)品更為緊湊，體積更小，也減小了引線長度，從而減小了寄生參數(shù)。在此基本上，能夠完成一體化，一切元器件連同掌握掩護集成在一個模塊中。