開(kāi)關(guān)電源用電力電子集成模塊分析

摘 要：隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，在控制、電路、器件等方面，電力電子技術(shù)都得到了極大的應(yīng)用，技術(shù)手段也日益豐富。不過(guò)，由于電力電子裝置具有較高的技術(shù)性能要求，因而往往存在設(shè)計(jì)成本高、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)難度大等問(wèn)題，對(duì)于電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了較大的限制。對(duì)此，可采用集成模塊的方式進(jìn)行解決，可以極大的提高開(kāi)關(guān)電源的性能，從而推動(dòng)該領(lǐng)域技術(shù)的更大發(fā)展。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；電力電子；集成模塊

前言

人們對(duì)電能的利用方式，由于電力電子技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)生了改變。不過(guò)，由于在設(shè)計(jì)制造電力電子裝置的過(guò)程中，采用的是非標(biāo)準(zhǔn)元器件，因而設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、可靠性不足、生產(chǎn)成本高。而電力電子集成模塊的出現(xiàn)，有效的解決了這些問(wèn)題，使得電力電子技術(shù)能夠得到更為良好的應(yīng)用。尤其是在開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中，通過(guò)對(duì)電力電子集成模塊的應(yīng)用，取得了更為理想的效果。

1 電力電子集成技術(shù)

1.1 集成概念

電力電子集成技術(shù)指的是在一個(gè)集成模塊當(dāng)中，對(duì)電力電子裝置中的保護(hù)電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、功率器件等進(jìn)行封裝，從而使形成的元器件具有更為良好的通用性和更加完整的功能。通過(guò)對(duì)電力電子集成模塊的應(yīng)用，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用目的、性能要求等，對(duì)電力電子系統(tǒng)、電力電子裝置等進(jìn)行更為靈活、方便的構(gòu)造。

1.2 集成方法

在電力電子技術(shù)的集成當(dāng)中，單片集成技術(shù)是一種主要的方式，利用統(tǒng)一的技術(shù)、工藝對(duì)需要進(jìn)行集成的元器件進(jìn)行加工，并且在同一片硅片中進(jìn)行集成。在信息電子技術(shù)領(lǐng)域中，單片集成技術(shù)的應(yīng)用效果較為良好，在一個(gè)芯片中，基于足夠小的線寬、足夠高的集成度，能夠?qū)θ魏螐?fù)雜的電子系統(tǒng)進(jìn)行集成[1]。但是，如果電力電子電路中存在電流大、電壓高等特點(diǎn)，單片集成技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，難以充分的發(fā)揮作用。對(duì)于這種情況，可以采用混合集成技術(shù)，在同一個(gè)模塊當(dāng)中，通過(guò)對(duì)不同硅片的封裝而形成元器件。在實(shí)際應(yīng)用中，混合集成技術(shù)也發(fā)揮著重要的作用，例如通過(guò)封裝高速緩存、處理器內(nèi)核，形成的處理器等?；谔囟ǖ臈l件，利用混合集成技術(shù)能夠有效的降低生產(chǎn)成本、提高技術(shù)性能，可實(shí)現(xiàn)性也十分良好。而在混合集成技術(shù)當(dāng)中，最為關(guān)鍵的技術(shù)就是封裝技術(shù)。就目前技術(shù)水平來(lái)看，混合集成將會(huì)成為當(dāng)前電力電子集成模塊的主要方向。而如果加工工藝、半導(dǎo)體材料等得到革新，單片集成技術(shù)將會(huì)占據(jù)主流。

1.3 混合集成

在混合集成技術(shù)中，可以采用商品化的功率、驅(qū)動(dòng)、控制等電路元件，其中，采用的元器件全部經(jīng)過(guò)了一次封裝，在對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)之后，通過(guò)二次封裝集成模塊。這種集成技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、元器件容易獲得，同時(shí)不會(huì)對(duì)裝備、工藝、技術(shù)提出太高的要求，不過(guò)該方法在電磁兼容、寄生參數(shù)等方面，難以實(shí)現(xiàn)有效的提升。還可以采用商品化的驅(qū)動(dòng)和控制電路元件和未封裝的功率電路裸片。由于采用了封裝過(guò)的驅(qū)動(dòng)、控制電路，能夠輕易解決連線、安裝、電熱隔離等問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)對(duì)功率元件布線方法的調(diào)整提升電磁兼容和寄生參數(shù)。此外，還可以利用全部未封裝的芯片，將多個(gè)硅片進(jìn)行連接和安裝，從而形成功能模塊，在微波、射頻等集成電路中，都得到了十分良好的應(yīng)用。在這種方案中，由于只需要對(duì)所有元件進(jìn)行一次封裝，因此生產(chǎn)成本較低，封裝密度較高。

2 電力電子集成模塊在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用

2.1 集成模塊結(jié)構(gòu)

在開(kāi)關(guān)電源電力電子集成模塊中，采用了全橋PWM控制電路，同時(shí)選取了峰值電流模式進(jìn)行控制。通過(guò)這種方式，使得快速電流控制能力得到了極大的增強(qiáng)，對(duì)于開(kāi)關(guān)電流峰值也能夠進(jìn)行更為良好的控制，從而將過(guò)流保護(hù)能力賦予模塊。利用小型脈沖變壓器對(duì)功率元件、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行隔離，具有成本較低、性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[2]。在全橋型電路中，具有合理的布局和緊湊的結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)布線方式的優(yōu)化，使得分布參數(shù)得到了極大的降低。在模塊當(dāng)中，主要的外部接口包括控制電路電源、控制電路輸入端、前橋電路高頻交流輸出端、全橋電路直流輸入正負(fù)端等?？刂齐娐返碾娫词怯赏獠侩娐诽峁?，而通過(guò)輔助電源的內(nèi)置，可以將這組電源輸出省去。峰值電流給定信號(hào)與外部電壓調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)進(jìn)行連接。通過(guò)模塊中的光耦元件，能夠有效的隔離外部電路和控制電路。高頻交流輸出端與高頻變壓器一次側(cè)連接，而在直流輸入正負(fù)端之間，包含波成分在內(nèi)，應(yīng)控制在450伏以?xún)?nèi)的電壓。

2.2 集成模塊應(yīng)用

利用電力電子集成模塊構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源，在輸入整流電路中，對(duì)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的不可控二極管整流電路進(jìn)行了應(yīng)用，為了對(duì)輸入功率因數(shù)指標(biāo)進(jìn)行提升，可以對(duì)Boots功率因數(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路PFC的校正。在電壓調(diào)節(jié)器當(dāng)中，對(duì)三端精密集成電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行了應(yīng)用，具有無(wú)需提供電源、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)[3]。為了提高控制的復(fù)雜性和精密性，在電壓調(diào)節(jié)電路的構(gòu)成中，可以對(duì)放大器進(jìn)行應(yīng)用，在集成模塊信號(hào)端，對(duì)輸出控制信號(hào)進(jìn)行連接即可。由此可見(jiàn)，在開(kāi)關(guān)電源的構(gòu)造中，對(duì)電力電子集成模塊進(jìn)行應(yīng)用，能夠極大的簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠改善和優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，使得集成模塊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠得到更為良好的體現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在很多相關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中，都得到十分廣泛的應(yīng)用，也發(fā)揮出了較為良好的應(yīng)用效果。電力電子集成模塊作為一種主要的應(yīng)用技術(shù)，在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用，能夠極大的提升電源開(kāi)關(guān)的性能，同時(shí)簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，降低成本。在未來(lái)的發(fā)展中，電力電子集成模塊還將會(huì)取得更大的進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)

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