【正文】 于電磁干擾水平的降低，原因似乎很明顯 。以上簡(jiǎn)要回顧了開關(guān)電源發(fā)展的歷程和取得的業(yè)績(jī)。 90年代末又提出了新型開關(guān)電源的研制開發(fā)，這也是新世紀(jì)開關(guān)電源的發(fā)展遠(yuǎn)景。 EMI 濾波器技術(shù)的進(jìn)步，使開關(guān)電源小型化并提高了 EMC 性能。 。由于輸入端有整流 電容元件， AC－ DC 開關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備（如逆變器， UPS）等的電網(wǎng) 功率團(tuán)數(shù)僅為 ， 80年代用 APFC 技術(shù)后可提高到 ～ ，既治理了電網(wǎng)的諧波 “ 污染 ” ，又提高了開關(guān)電源的整體效率。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(shù)控制 、 DSP 控制及相應(yīng)專用集成控制芯片的研制成功等，使開關(guān)電源動(dòng)態(tài)性能有很大提高，電路也大幅度簡(jiǎn)化。我國(guó)已將最新軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于 6Kw通信電源中，效率達(dá) 93％ 。 70 年代諧 振 開關(guān)電源奠定了軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)。開關(guān)電源高頻化可以縮小體積重量，但開關(guān)損耗卻更大了（功耗與頻率成正比）。 的實(shí)現(xiàn)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(guān)電源 頻率可達(dá)到 400kHZ（ AC－ DC）和 1MHZ（ DCDC）的水平。此外要求開關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等 。隨著 ULSI 芯片尺寸不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多；航天 、 潛艇 、 軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備（如手提計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電 話等）更需要小型化，輕量化的電源。在發(fā)生世界性能源危機(jī)的年代，引起了人們的廣泛關(guān)往。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。開關(guān) 電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。 第 1 頁(yè) 共 22 頁(yè) 1 引 言 隨著電力電子技術(shù)的告訴發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入 80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域、 程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制 IC和 MOSFET 構(gòu)成。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。 2 開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢(shì) 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展軌跡 開關(guān)穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱開關(guān)電源）取代晶體管線性穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱線性電源）已有 30 多年歷史，最早 出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿，但功率管 工 作 于開關(guān)狀態(tài)后來(lái)脈寬調(diào)制（ PWM）控制技術(shù)有了發(fā)展，用以控制開關(guān)變換器，得到 PWM開關(guān)電源，它的特點(diǎn)是用 20kHz 脈沖頻率或脈沖寬度調(diào)制 開關(guān)電源效率可達(dá) 65％ ～ 70％，而線性電源的效率只有 30％ ～ 40％。線性電源工作于工頻，因此用工作頻率為 20kHZ的 PWM 開關(guān)電源替代，可大幅度節(jié)約能源，在電源技術(shù)發(fā)展史上譽(yù)為 20kHZ 革命。因此對(duì)開關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量要 小。從技術(shù)上看，幾十年來(lái)推動(dòng)開關(guān)電源性能和技術(shù)水平不斷提高的本要標(biāo)志是： 體器件的開發(fā)使實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源高頻化有了可能。超快恢復(fù)功率二極管， MOSFET 同 步整流技術(shù)的開發(fā)也為高效低電 第 2 頁(yè) 共 22 頁(yè) 壓輸出（例如 3V） 開關(guān)電源的研制有了可能。 PWM 開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作（開／關(guān)過(guò)程中電壓 下 降／上升和電流上升／下降波形有交疊），因而開關(guān)損耗大。為此必須研究開關(guān)電 壓 ／電流波形 交更的技術(shù)，即所謂零電壓（ ZVS）／ 零 電流（ ZCS）開關(guān)技術(shù)，或稱軟開關(guān)技術(shù)（相對(duì)于PWM 硬開關(guān)技術(shù)而言），小功率軟開關(guān)電源效率可提高到 80％ ～ 85％。以后新的軟開關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如準(zhǔn)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／ ZCTPWM（ 90年代初）全橋移相 ZV－ ZCS－ PWM（ 90 年代中）等。 。 因 數(shù)校正技術(shù)（ APFC）的開發(fā)，提高了 AC－ DC 開關(guān) 電源功 率因數(shù)。單相 APFC 是 DC－ DC開關(guān)變換器拓?fù)浜凸β室驍?shù)控制技術(shù)的具體應(yīng)用，而三相 APFC 則是三相 PWM 整流開關(guān)拓?fù)浜涂刂萍夹g(shù)的結(jié)合。如集成磁路 、平面型磁心 、 超薄型（ Lowprofile）變壓器 以及新型變壓器如壓電式 、 無(wú)磁心印制電路（ PCB）變壓器等，使開關(guān)電源的尺寸重量都可減少許多。 系統(tǒng)內(nèi)部通信技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源系統(tǒng)的可靠性。如：用一級(jí) AC－ DC 開關(guān)變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流，并具有功率因數(shù)校正功能，稱為單管單級(jí)（ SingleSwitch Single Stage）或 4S 高功率因數(shù) AC－ DC開關(guān)變換器；輸出 1V， 50A 的低電壓大電流 DC－ DC變換器，又稱電壓調(diào)節(jié)模塊 VRM，以適應(yīng)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(guān)變換器 、 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（ Server）的開關(guān)電源刊可攜帶式電子設(shè)備的高頻開關(guān)電源等。相信進(jìn)入 21 世紀(jì)后，開關(guān)電源的理論與技術(shù)發(fā)展將會(huì)有更輝煌的成就 。 若功率 MOSFET、 IGBT 管能在零電壓的情況下導(dǎo)通和零電流情況下關(guān) 斷，而快恢復(fù)二極管也是軟關(guān)斷的，則可以明顯地減小功率回路中功率器件的 di/dt 和 du/dt，從而可以減小 EMI 電平。采用相同的主電路拓?fù)浜烷_關(guān)頻率，比較硬開關(guān)技術(shù)和零電壓軟開關(guān)技術(shù)的兩個(gè)變換器所產(chǎn)生的傳導(dǎo) EMI電平。 開關(guān)頻率調(diào)制技術(shù) 利用頻率調(diào)制技術(shù)降低 開關(guān)電源的 EMI電平，其基本思想是通過(guò)調(diào)制開關(guān)頻率 fc的方法把集中在開關(guān)頻率 fc及其諧波 2fc、 3fc、 ? 上的能量分散到它們周圍的頻帶上，由此降低各個(gè)頻率點(diǎn)上的 EMI幅值，以達(dá)到低于 EMI 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。優(yōu)化功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 通過(guò)緩沖吸收電路，可以延緩功率開關(guān)器件的導(dǎo)通 /關(guān)斷過(guò)程，從而降低開關(guān)電源的 EMI 電平，但同時(shí)會(huì)因?yàn)楦郊拥奈针娐窊p耗，導(dǎo)致電源總效率的下降。 共模干擾的有源抑制技術(shù) 共模干擾的有源抑制技術(shù)是一種從噪聲源采取措施抑制共模干擾的方法。 EMI 濾波器設(shè)計(jì)技術(shù) 開關(guān)電源產(chǎn)生的 EMI 以傳導(dǎo)干擾為主，而傳導(dǎo)干擾又分為差模干擾和共模干擾兩種：差模干擾是指存在于相線對(duì)中線之間的干擾信號(hào)，共模干擾則是指各相線和中線對(duì)地線之間的干擾信號(hào)。目前抑制傳導(dǎo) EMI 最有效的方法是利用無(wú)源濾波技術(shù)即 EMI 濾波技術(shù)。這里重點(diǎn)討論 EMI 濾波器的共模抑制特性。由于 EMI 濾波器源阻抗和負(fù)載阻抗的可變動(dòng)性以及它們可能直接與電網(wǎng)相連接的特點(diǎn)，電源 EMI濾波器的源、副邊輸入輸出阻抗不但不匹配而且常常是未知的 ,這就導(dǎo)致了 EMI 濾波器 設(shè)計(jì)不能完全應(yīng)用成熟的通信用濾波器的設(shè)計(jì)方法和理論。 印刷線路板元件布置和布線的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 實(shí)踐證明，印刷線路板的元件布置和布線設(shè)計(jì)對(duì)開關(guān)電源的 EMC 性能有極大的影響。 要實(shí)現(xiàn) PCB的元件布置和布線的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，一種方法是以開關(guān)電源的 EMI建模仿真為基礎(chǔ)。這樣的基本設(shè)計(jì)思想實(shí)際上是把嘗試性的設(shè)計(jì)方法從硬件平臺(tái)移植到了軟 件平臺(tái)上。 開關(guān)型電源 的分類 與線性穩(wěn)壓電源不同的一類穩(wěn)電源就是開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 ,它的電路型式主要有單端反激式 、 單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。 功率 管不是工作在飽和就是工作在 截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài) ， 開關(guān)電源因此而得名。它的功率可自幾瓦－幾千瓦均有產(chǎn)品。 該類電源也稱一次電源 ,它自電網(wǎng)取得能量 ,經(jīng)過(guò)高壓整流濾波得到一個(gè)直流高壓 ,供 DC/DC 變換器在輸出端獲得一個(gè)或幾個(gè)穩(wěn)定的直流電壓 ,功率從幾瓦－幾千瓦均有產(chǎn)品 ,用于不同場(chǎng)合。 2） DC/DC 電源在通信系統(tǒng)中也稱二次電源 ,它是由一次電源或直流電池組提供一個(gè)直流輸入電壓 ,經(jīng) DC/DC 變換以后在輸出端獲一個(gè)或幾個(gè)直流電壓。 通信電源其實(shí)質(zhì)上就是 DC/DC 變換器式電源 ,只是它一般以直流－ 48V 或－ 24V 供電 ,并用后備電池作 DC 供電的備份 ,將 DC 的供電電壓變換成電路的工作電壓 ,一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種 ,以后者可靠性最高。 電臺(tái)電源輸入 AC220V/110V,輸出 ,功率由 所供電臺(tái)功率而定 ,幾安幾百安均有產(chǎn)品 。 5） 模塊電源 。目前 ,目前國(guó)內(nèi)雖有相應(yīng)模塊生產(chǎn) ,但因生產(chǎn)工藝未能趕上國(guó)際水平 ,故障率較高。 6） 特種電源 。開關(guān)電源的價(jià)位一般在 28 元 /瓦 ,而 特殊小功率和大功率電源價(jià)格稍高 ,可達(dá) 1113 元 /瓦 。% 典型值 輸出電壓 12V 輸出功率 36W 輸出最大電流 3A 效 率 可達(dá) 80%，典型值 保護(hù)功能