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模块电源的发展及应用

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模块电源的发展及应用
发布时间:2019-06-18    点击次数:次   
当前 , 电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础 , 正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来 , 电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用 , 实现高品质用电相结合。

模块电源技术是应用电力电子半导体器件 , 综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高可靠性的电源中起关键作用 , 是现代电力电子技术的具 体应用。

1. 现代电力电子的应用领域

1.1 计算机效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会 , 同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代 , 计算机采用了开关电源 , 率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展 , 提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品  , 绿色电源系指与绿色电脑相关的省电电源 , 根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定 , 桌上型个人电脑或相关的外围设备 , 在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦 , 就符合绿色电脑的要求 , 提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75的200瓦开关电源而言 , 电源自身要消耗50瓦的能源。

1.2 通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中 , 通常将整流器称为一次电源 , 而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中 , 传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代 , 高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作 , 开关频率一般控制在50-100kHz范围内 , 实现效率和小型化。近几年 , 开关整流器的功率容量不断扩大 , 单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多 , 其电源电压也各不相同 , 在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块 , 从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压 , 这样可大大减小损耗、方便维护 , 且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上 , 对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加 , 通信电源容量也将不断增加。

1.3 直流-直流(DC/DC)模块电源

DC/DC模块电源将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压 , 这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制 , 同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能 , 并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(模块电源) , 同时还能起到有效地控制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化 , 模块采用高频PWM技术 , 开关频率在500kHz左右 , 功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展 , 要求电源模块实现小型化 , 因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构 , 目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块 , 功率密度有较大幅度的提高。


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