開關(guān)電源的國外的發(fā)展及現(xiàn)狀

開關(guān)電源在通訊系統(tǒng)中得到了廣泛的運用，并已成為現(xiàn)代通訊供電系統(tǒng)的干流，而通訊業(yè)的迅速發(fā)展又極大地推動了開關(guān)電源的發(fā)展。在通訊領(lǐng)域中，一般將高頻整流器稱為一次電源而將直流-直流(DC/DC)改換器稱為二次電源。一起,開關(guān)電源也在各種電子信息設(shè)備中，如計算機、充電電源等得到了廣泛的運用。

自1957年第一只可控硅(SCR)面世后，可控健取代了粗笨而且功率低下的硒或氧化亞銅整流器材，可控硅整流器就作為通訊設(shè)備的一次電源運用。在隨后的20年內(nèi)，由于半導體工藝的前進，可控硅的電壓、電流額外值及其它特性參數(shù)得到了不斷前進和改進，滿意了通訊設(shè)備不斷發(fā)展的需求，囚此，直到70時代，發(fā)達國家還一向?qū)⒖煽毓枵髌髯鳛榇蠖鄶?shù)通訊設(shè)備的一次電源運用。

盡管可控整流器作業(yè)安穩(wěn)，能滿意通訊設(shè)備的要求，但它是相控電源，作業(yè)于工頻，有龐人粗笨的電源變壓器、電感線圈、濾波電容，嗓聲人，功率低，功率因數(shù)低，穩(wěn)壓精度也較低。因而，自1947年肖克萊創(chuàng)造晶體管，并在隨后的幾年內(nèi)對品體管的質(zhì)量和功用不斷完善前進后，人們就著力研討運用的體管進行高頻改換的方案。1955年美國羅耶(GH·Roger)創(chuàng)造的自激振動推挽晶體管單變壓器直流改換器，是完結(jié)高顏轉(zhuǎn)換電路的開端,1957年美國查賽(.J.J·JenSen)又創(chuàng)造了白激式推挽雙變壓器改換器電路。在此基礎(chǔ)上，1964年，美國科學家提出了取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的想象，并在NEC雜志土發(fā)表了“脈寬調(diào)制運用于電源小型化”等文章，為使電源完結(jié)體積和重量的大幅下降供給了一條根本途徑,

跟著大功率硅品體管的耐壓前進和二極管反向康復時刻的縮短等元器材功用的改進，1969年終于做成了25RIz的開關(guān)電源。電源界把開關(guān)電源的頻率前進到20KHz以上稱為電源技能的“20KHz革新”。經(jīng)過幾年的努J，從開關(guān)屯源的電路拓撲型式到相配套的元器材等研討都取得了恰當大的發(fā)展。在電路拓撲型式上開發(fā)出了單端貯能式反激電路、雙反激電路、單端正激式電路、雙正激電路、推挽電路、半橋電路、全橋電路，以適應(yīng)不同運用場合、不同功率層次的需求;在元器材方面，功率晶體管和整流二極管的功用也有了較人的前進。1976年美國硅通用公司第一個做出了型號為SGl52A的脈寬調(diào)制(PWM，PulseWidthModulation)操控芯片，極大地前進了開關(guān)電源的牢靠性，并進一步減小了體積。

在隨后的兒年中，大功率晶體管(GTR)和功率場效應(yīng)管(MOSFET)相繼被研發(fā)出來，其電壓、電流額外值大為前進，作業(yè)頻率也前進較多，牢靠性也明顯添加。到80時代中后期，絕緣柵雙極性晶休管(IGBT)已研發(fā)出來并投入了市場，各種通訊設(shè)備所需的一次電源大多采納PWM集成操控芯片、雙極型晶體管、場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管。

跟著微電子學的發(fā)展和元器材出產(chǎn)技能的前進，相繼開發(fā)出了耐壓高的功率場效應(yīng)管(VMOS管)和高電壓、大電流的絕緣柵雙極性品體管(IGBT)，具有軟康復特性的大功率高頻整流管，各種用處的集成脈寬調(diào)制操控器和高功用的鐵氧體磁芯，高頻用的電解電容器，低功耗的聚丙烯電容等。首要元器材技能功用的前進,為高頻開關(guān)電源向大功率、高功率、高牢靠性方向發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

跟著通訊用開關(guān)電源技能的廣泛運用和不斷深化，實踐作業(yè)中人們對開關(guān)電源提出了更高的要求，提出了運用技能的高頻化、硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、軟件操控的數(shù)字化、產(chǎn)品功用的綠色化、新一代電源的技能含量大大前進，使之更加牢靠、安穩(wěn)、高效、小型、安全。在高頻化方面，為前進開關(guān)頻率并戰(zhàn)勝一般的PWM和準諧振、多諧振改換器的缺陷，又開發(fā)了相移脈寬調(diào)制零電壓開關(guān)諧振改換器，這種電路戰(zhàn)勝了PM辦法硬開關(guān)構(gòu)成的較人的開關(guān)損耗的缺陷，又完結(jié)了恒頻I.作，戰(zhàn)勝了準諧振和多諧振改換器作業(yè)頻率改變及電壓、電流起伏大的缺陷。選用這種Ⅰ.作原理，人人減小了開關(guān)管的損耗，不光前進了功率也前進了I作頻率，減小了體積，更重要的是降低了改換電路對分布參數(shù)的最感性,拓寬了開關(guān)器材的安全作業(yè)區(qū),在必定程度上降低了對器什的要求，從而明顯前進了開關(guān)電源的牢靠性。

國內(nèi)開關(guān)電源的發(fā)展及現(xiàn)狀

建國初期，我國郵電部門的科研技能人員開發(fā)了以國產(chǎn)大功率電動發(fā)電機組為主的成套設(shè)備作為通訊電源。在引進原民主德國FGD系列和前蘇聯(lián)BCC51系列白動化硒整流器基礎(chǔ)上，學習國外先進技能，與T.廠一起研發(fā)成功國產(chǎn)XZL系列白動化硒整流器，并在武漢通訊電源廠批量出產(chǎn),開端用硒整流器裝備通訊局(站)，替換原有的電動發(fā)電機組，這標志著我國國產(chǎn)通訊電源設(shè)備躍到一個新的水平。

但后來，我國的通訊電源發(fā)展恰當緩慢。1963年開端研發(fā)和選用可控硅(SCR)整流器,1965年著手研發(fā)逆變器和晶休管直流—直流(DC/DC)改換器，其時與發(fā)達國家比較只落后五六年.后由于十年動亂，研發(fā)作業(yè)一向停滯不前，除了可控硅整流器丁1967年在武漢通訊電源廠開端構(gòu)成系列化出產(chǎn)，供通訊設(shè)備作一次電源運用，并不斷得到改進，功用和質(zhì)量逐步前進外，其它方面發(fā)展非常緩慢。一向到80時代才開端出產(chǎn)20KHzDC/DC改換器，但由于受元器材功用的影響，質(zhì)量很不安穩(wěn)，無法作為通訊設(shè)備的一次電源運用。只是作為通訊設(shè)備的二次電源運用(二次電源對元器材的耐壓及電流要求較低)。直到上世紀90時代初，我國大多數(shù)通訊設(shè)備所用的一次電源仍然是可控硅整流器。這種電源作業(yè)于工頻50Hz，有龐大的工頻變壓器、電感線圈、電解電容等，粗笨龐人、功率低、噪聲人、功用指標低，不易完結(jié)會集監(jiān)控。

由于通訊作業(yè)發(fā)展的需求，八十時代后期，郵電部加強了通訊電源技能發(fā)展的各項工.作，制訂了“通訊基礎(chǔ)電源系統(tǒng)設(shè)備系列暫行規(guī)定”，“通訊局(站)電源系統(tǒng)總技能要求”和電源設(shè)備職業(yè)標準等文件，屢次派代表參加世界電信能源會議，并在八十時代后期才第一批引進了澳大利亞出產(chǎn)的48V/50A(開關(guān)頻率為40KHz)和48V/10OA(開關(guān)頻率為20KHz)的高頻開關(guān)電源，在吸收國外先進技能的基礎(chǔ)上，投入較大的力氣，開端研發(fā)白己的開關(guān)電源。郵電部武漢電源廠、通訊儀表廠等廠家開發(fā)出了自己的以PWM辦法作業(yè)的開關(guān)電源,并推向電信職業(yè)運用，取得了較好的效果.隨后郵電部對電源提出了更新?lián)Q代和完結(jié)監(jiān)控(包括長途監(jiān)控)的要求，眾多廠家都投入力氣研發(fā)開發(fā)，推出了選用PWM技能的高頻開關(guān)電源，有些廠家還推出了完結(jié)長途監(jiān)控的處理方案，短短幾年后，電信部門所用的一次通訊電源幾乎都更換成了選用PWM集成操控芯片、大功率品體管、功率場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管的半橋或全橋電路,其開關(guān)頻率為幾十~~100KH7、功率高于90%、功率因數(shù)挨近1。穩(wěn)壓精度優(yōu)于0.5%,模塊化組合的高頻開關(guān)電源，電信職業(yè)成套電源技能前進到了一個簇新的水平。

總的說來,開關(guān)電源的發(fā)展趨勢為:繼續(xù)向高頻、高效、高牢靠、高密度化、低耗、低噪聲、抗攪擾和模塊化發(fā)展。