台湾明纬开关电源技术发展十大关注焦点

明纬开关电源始终是电子行业里十分热点的技巧，而它的展开趋向又是大家必需时刻关注的问题，不然一不注意就会跟不上技巧展开的步调。以下是对开关电源技巧展开关注焦点的考察得出的十个热点关注点。

　　关注点一：功率半导体器件性能

　　1998年，infineon公司推出冷mos管，它采取“超级结”（super－junction）构造，故又称超结功率mosfet。任务电压600v～800v，通态电阻简直下降了一个数量级，仍维持开关速度快的特征，是一种有展开前程的高频功率半导体电子器件。

　　igbt刚涌现时，电压、电流额外值只要600v、25a。很长一段时光内，耐压程度限于1200v～1700v，经过长时光的探究钻研和改良，如今igbt的电压、电流额外值已分手到达3300v÷1200a和4500v÷1800a，低压igbt单片耐压已到达6500v，个别igbt的任务频率下限为20khz～40khz，基于穿通（pt）型构造运用新技巧制作的igbt，可任务于150khz（硬开关）和300khz（软开关）。

　　igbt的技巧停顿实践上是通态压降，疾速开关和高耐压才能三者的折中。led灯随着工艺和构造情势的不同，igbt在20年历史展开过程中，有以下几品种型：穿通（pt）型、非穿通（npt）型、软穿通（spt）型、沟漕型和电场截止（fs）型。

　　碳化硅sic是功率半导体器件晶片的幻想资料，其长处是：禁带宽、任务温度高（可达600℃）、热稳固性好、通态电阻小、导热性能好、漏电流极小、pn结耐压高级，有利于制作出耐低温的高频大功率半导体电子元器件。

　　能够预感，碳化硅将是21世纪最能够胜利运用的新型功率半导体器件资料。

　　关注点二：开关电源功率密度

　　进步开关电源的功率密度，使之小型化、轻量化，是人们始终尽力寻求的宗旨。电源的高频化是海内电力电子界钻研的热点之一。电源的小型化、加重分量对便携式电子装备（如挪动电话，数字相机等）尤为重要。使开关电源小型化的详细方法有：

　　一是高频化。为了完成电源高功率密度，必需进步pwm变换器的任务频率、从而减小电路中储能元件的体积分量。

　　二是运用压电变压器。运用压电变压器可使高频功率变换器完成轻、小、薄和高功率密度。压电变压器运用压电陶瓷资料特有的“电压－振动”变换和“振动－电压”变换的性质传送能量，其等效电路犹如一个串并联谐振电路，是功率变换范畴的钻研热点之一。

　　三是采取新型电容器。为了减小电力电子装备的体积和分量，必需设法改良电容器的性能，进步能量密度，并钻研开发适宜于电力电子及电源体系用的新型电容器，请求电容量大、等效串联电阻esr小、体积小等。

　　关注点三：高频磁与同步整流技巧

　　电源体系中运用少量磁元件，高频磁元件的资料、构造和性能都不同于工频磁元件，尽管我国led照明产业展开得热火朝天
有许多问题须要钻研。对高频磁元件所用磁性资料有如下请求：损耗小，散热性能好，磁性能优胜。实用于兆赫级频率的磁性资料为人们所关注，纳米结晶软磁资料也已开发运用。

　　高频化以后，为了进步开关电源的效力，必需开发和运用软开关技巧。它是过来几十年海内电源界的一个钻研热点。

　　关于低电压、大电流输出的软开关变换器，进一步进步其效力的办法是设法下降开关的通态损耗。例犹如步整流sr技巧，即以功率mos管反接作为整流用开关二极管，替代萧特基二极管（sbd），可下降管压降，从而进步电路效力。
关注点四：散布电源构造

　　散布电源体系适宜于用作超高速集成电路组成的大型任务站（如图像解决站）、大型数字电子替换体系等的电源，其长处是：可完成dc÷dc变换器组件模块化；轻易完成n1功率冗余，易于扩增负载容量；可下降48v母线上的电流和电压降；轻易做到热散布平均、便于散热设计；瞬态响应好；可在线改换生效模块等。

　　如今散布电源体系有两种构造类型，一是两级构造，另一种是三级构造。

　　关注点五：pfc变换器

　　因为ac÷dc变换电路的输出端有整流元件和滤波电容，在正弦电压输出时，单相整流电源供电的电子装备，电网侧（交换输出端）功率因数仅为0。6～0。65。采取pfc（功率因数校对）变换器，网侧功率因数可进步到0。95～0。99，输出电流thd小于10％。既管理了电网的谐波净化，又进步了电源的整体效力。这一技巧称为有源功率因数校对apfc单相apfc海内外开发较早，技巧已较成熟；三相apfc的拓扑类型和掌握战略尽管已经有很多种，但还有待继承钻研展开。

　　个别高功率因数ac÷dc开关电源，由两级拓扑组成，关于小功率ac÷dc开关电源来说，采取两级拓扑构造总体效力低、老本高。

　　假如对输出端功率因数请求不特别高时，将pfc变换器和后级dc÷dc变换器组分解一个拓扑，形成单级高功率因数ac÷dc开关电源，只用一个主开关管，可使功率因数校对到0。8以上，并使输出直流电压可调，这种拓扑构造称为单管单级即s4pfc变换器。

　　关注点六：电压调理器模块vrm

　　电压调理器模块是一类低电压、大电流输出dc－dc变换器模块，向微解决器供给电源。

　　如今数据解决体系的速度和效力日益进步，为降卑微解决器ic的电场强度和功耗，必需下降逻辑电压，新一代微解决器的逻辑电压已下降至1v，而电流则高达50a～100a，所以对vrm的请求是：输出电压很低、输出电流大、电流变更率高、疾速响应等。

　　关注点七：全数字化掌握

　　电源的掌握已经由模仿掌握，模数混杂掌握，进入到全数字掌握阶段。全数字掌握是一个新的展开趋向，已经在许多功率变换装备中得到运用。

　　然而过来数字掌握在dc÷dc变换器中用得较少。led节能灯近两年来，电源的高性能全数字掌握芯片已经开发，费用也已降到对比合理的程度，欧美已有多家公司开发并制作出开关变换器的数字掌握芯片及软件。

　　全数字掌握的长处是：数字信号与混杂模数信号相比能够标定更小的量，芯片价钱也更昂贵；对电流检测误差能够进行准确的数字校对，电压检测也更准确；能够完成疾速，灵巧的掌握设计。
关注点八：电磁兼容性

　　高频开关电源的电磁兼容emc问题有其特别性。功率半导体开关管在开关历程中发生的di÷dt和dv÷dt，引起壮大的传导电磁搅扰谐和波搅扰。有些状况还会引起强电磁场（通常是近场）辐射。岂但重大净化四周电磁环境，对左近的电气装备形成电磁搅扰，还能够危及左近操作人员的平安。同时，电力电子电路（如开关变换器）外部的掌握电路也必需能蒙受开关举措发生的emi及运用现场电磁噪声的搅扰。上述特别性，再加上emi测量上的详细艰难，在电力电子的电磁兼容范畴里，存在着许多交×科学的前沿课题有待人们钻研。海内外许多大学均展开了电力电子电路的电磁搅扰和电磁兼容性问题的钻研，并获得了不少可喜效果。近几年钻研效果标明，开关变换器中的电磁乐音源，重要来自主开关器件的开关作用所发生的电压、电流变更。变更速度越快，电磁乐音越大。

　　关注点九：设计和测试技巧

　　建模、仿真和cad是一种新的设计工具。为仿真电源体系，首先要树立仿真模型，包含电力电子器件、变换器电路、数字和模仿掌握电路以及磁元件和磁场散布模型等，还要斟酌开关管的热模型、可×性模型和emc模型。各种模型区别很大，建模的展开方向是：数字－模仿混杂建模、混杂档次建模以及将各种模型组成一个对立的多档次模型等。

　　电源体系的cad，包含主电路和掌握电路设计、器件抉择、参数最优化、磁设计、热设计、emi设计和印制电路板设计、可×性预估、盘算机辅佐综合和优化设计等。用基于仿真的专家体系进行电源体系的cad，可使所设计的体系性能最优，增加设计制作费用，并能做可制作性剖析，是21世纪仿真和cad技巧的展开方向之一。此外，电源体系的热测试、emi测试、可×性测试等技巧的开发、钻研与运用也是应鼎力展开的。

　　关注点十：体系集成技巧

　　电源装备的制作特征是：非规范件多、休息强度大、设计周期长、老本高、可×性高级，而用户请求制作厂消费的电源产品更加实用、可×性更高、更轻小、老本更低。这些状况使电源制作厂家蒙受伟大压力，急切须要展开集成电源模块的钻研开发，使电源产品的规范化、模块化、可制作性、范围消费、下降老本等宗旨得以完成。实践上，在电源集成技巧的展开过程中，已经阅历了电力半导体器件模块化，功率与掌握电路的集成化，集成无源元件（包含磁集成技巧）等展开阶段。近年来的展开方向是将小功率电源体系集成在一个芯片上，能够使电源产品更为紧凑，体积更小，也减小了引线长度，从而减小了寄生参数。在此基本上，能够完成一体化，一切元器件连同掌握掩护集成在一个模块中。