關于電力電子技術在開關電源中的應用分析

羅四平

合肥同智機電控制技術有限公司 安徽 合肥 230088

1 電力電子技術的發(fā)展歷程

電力電子技術，目前在我國高科技領域應用比較廣泛，涉及的行業(yè)多，作用不可小覷，電子、電力和控制行業(yè)的應用都離不開該技術，它通過對一些元器件有效地控制并將其轉化為其他形式的電能。隨著科學水平的不斷提升，現(xiàn)在科技行業(yè)不斷細分，發(fā)展也越來越精細，該行業(yè)作為一個獨立的科研題目，對各行業(yè)的發(fā)展起到的影響越來越大。細分電力電子技術的發(fā)展歷史，可以分為以下幾個部分：

1.1 整流器時代。 六七十年代，由于工業(yè)的迅速發(fā)展，對大功率用電逐步有了更高的需求，這部分電主要來交流自發(fā)電機（工頻為50HZ），但一部分電能的消耗形式仍然是直流，主要應用在電解化工原料， 機車牽引，軋鋼的直流傳動這些領域當中，比重約占20%左右。硅整流器等相關電子行業(yè)的制造逐漸掀起了熱潮，一些技術和企業(yè)一直延續(xù)至今。

1.2 逆變器時代。七十年代，隨著計算機技術進入我國，各行業(yè)都開始逐步接觸自動化信息技術，隨著計算機技術的逐漸普及，變頻技術由于其節(jié)能效果明顯而被企業(yè)廣泛采納，大大地解決了當時的能源危機問題。隨著變頻技術在電子行業(yè)不斷的普及，電力電子元器件主要以晶閘管，功率晶體管為主，雖然當時的技術可以實現(xiàn)逆變和整流，但是頻率的提升這個問題上，還是難以解決，逆變器依然在處在中低頻范圍內。

2 電力電子技術在開關電源中的應用

2.1 高頻開關電源

通信源的發(fā)展與通信業(yè)的發(fā)展速度密不可分，高頻小型開關電源的應用主要面向供電系統(tǒng)使用。通信業(yè)中的一次電源（也就是整流器），主要應用在單相或者三相交流電向直流電的轉換方面。隨著科技的不斷發(fā)展進步，最終結果是相控式穩(wěn)壓電源將全部被低壓高頻開關使用。在通信行業(yè)設備的使用中，電源的電壓大小，由相應的集成電路形式?jīng)Q定。一般采用高頻電源的模塊，除了節(jié)能外，更方便了日后的維護和安裝，一般考慮到兩個方面，一是日后容量增加的影響，二是開關電源小輕量化的需求，因此必須采取高頻開關。但是也有一些因素會影響高頻開關的正常使用。比如說各種輻射，由于高頻的開關電源，在工作中會產(chǎn)生快速的電流和電壓變化，因此會有一定的電磁干擾產(chǎn)生，對電網(wǎng)造成一定的污染。因此，要想辦法控制這些干擾。濾波器對這種電磁干擾能夠有很好的控制作用，我們可以設計開關電源電路時，在開關電源輸入及輸出部分中，放置一些濾波器，來解決這些電磁的干擾問題。通常濾波抑制用到的技術有很多種，在實際使用中根據(jù)現(xiàn)場不同情況，選擇適宜的方案，這樣才能夠達到理想的效果。

2.2 軟開關技術

我們過去應用的傳統(tǒng)電路中，通常用到的開關電源在開啟關閉的時候會瞬間有大的電流和電壓變化，這部分電流、電壓沒有很好地被利用，導致了大量的能源被浪費掉。

而軟開關技術通過電感和電容的諧振原理，對系統(tǒng)進行簡化，能有效地避免故障發(fā)生。所謂諧振，概念上是指物理上的簡諧振動，當物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是在指向平衡位置的回復力的作用下的振動。由電感L和電容C組成的，可以在一個或若干個頻率上發(fā)生諧振現(xiàn)象的電路，統(tǒng)稱為諧振電路。諧振電路在軟開關電源上的應用，有效地避免了能源的大量浪費，使電源性能有了穩(wěn)固提升。

2.3 同步整流技術

同步整流技術是通過一種技術手段，使電源整流的開關管在開啟或關閉時候實現(xiàn)零電壓開關，不僅有效地節(jié)約了能源，還大大提高了電源的使用效率。該技術研發(fā)以軟開關技術為基礎，在整流二極管上反并聯(lián)金屬氧化物單導體晶體管時，使電源能夠適應低壓，大電流。電路中流過脈沖電流時，通過對金屬氧化物單導體晶體管的控制最終實現(xiàn)啟動時的零電壓。

3 開關電源的發(fā)展趨勢

由于世界能源危機，各行各業(yè)的研究都朝著高效節(jié)能方面發(fā)展，開關電源的進步更是顯著，現(xiàn)在的開關電源已逐步轉化為高頻，低耗產(chǎn)品，對外部的干擾控制能力也越來越強。但是是市場上大多數(shù)產(chǎn)品的技術相對還比較落后，開關電源節(jié)能效率需進一步提高，這就需要大大減少電源開關時的能源消耗，這就需要采用高速開關元器件。但是問題來了，開關速度提高以后，電荷、電感和電容等會或多或少的有些影響，這樣就會導致噪聲加大。為了減小噪聲，需要具體情況具體分析，要想有效地降低噪聲，可以嘗試采用諧振式轉換技術，該技術不僅能控制噪聲，對能源的損耗也能很好地控制。開關電源在今后的發(fā)展中正朝著小輕薄、高頻、高可靠性、低噪聲等方面發(fā)展。在技術上采用先進的微機控制技術，我們在實際運用中可能還會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此要結合實際狀況，不斷地深入研究，最大程度地提高開關電源的工作效率。

結束語

隨著科技的不斷進步，開關電源在各個領域上的應用也越來越廣泛，但是對開關電源的要求也越來越高，除了對功率和能耗的要求外，體積和重量也越來越偏向小輕化發(fā)展，可靠性要求也越來越高，因此我們在原有的技術基礎上，要根據(jù)各行業(yè)的實際發(fā)展需求，在各個領域上不斷地探索研究，在保證開關電源基礎性能不斷提高的基礎上，在外觀和質量上也有一定的提升。