有報(bào)道稱我國(guó)開關(guān)電源近年來發(fā)展速度極快。本世紀(jì)第一個(gè)十年每年的銷售增長(zhǎng)都達(dá)百分之十幾，每年銷售量超過2000萬臺(tái)(見“開關(guān)電源的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析”)。仔細(xì)閱讀，發(fā)現(xiàn)此數(shù)字包含了個(gè)人電腦和家用電器等百瓦級(jí)以下的小功率開關(guān)電源。本文僅就千瓦級(jí)以上電力電子范圍的開關(guān)電源進(jìn)行討論。應(yīng)該肯定，大功率開關(guān)電源的發(fā)展速度應(yīng)以突飛猛進(jìn)來描繪。

一、大功率電源的分類

大致上大功率電源可分為線性電源和開關(guān)電源兩類。

(1)線性電源主要包括工頻變壓器、大功率整流回路、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路等。它是先將交流電經(jīng)過變壓器變壓，再經(jīng)過整流電路整流濾波得到直流電壓，再經(jīng)過電壓反饋調(diào)整輸出電壓，就得到高精度的直流電壓。

(2)開關(guān)電源是通過電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。先是把電網(wǎng)輸入交流整流成直流，通過逆變器高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管，輸出鋸齒狀的高頻交流電壓并加到開關(guān)變壓器初級(jí)上，開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載需要的直流電壓，同時(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。

它的特點(diǎn)是，在功率相同時(shí),開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積就越小，但對(duì)開關(guān)管的要求就越高。開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出。

其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡(jiǎn)單,甚至做到免調(diào)試。例如開關(guān)電源芯片(或稱模塊)，只要配合一些阻容元件和一個(gè)開關(guān)變壓器，就可以做成一個(gè)基本的開關(guān)電源。

(3)都是直流電按要求不同使用在不同場(chǎng)合。線性電源輸出的是線性直流電，技術(shù)很成熟，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，質(zhì)量高、波紋也很小，而且沒有干擾與噪音，可以用在要求高的場(chǎng)合。它的缺點(diǎn)是龐大而笨重，功耗大，轉(zhuǎn)換效率低。這種電源不適合計(jì)算機(jī)等設(shè)備的需要，將逐步被開關(guān)電源所取代。上世記使用的就是這種傳統(tǒng)的線性電源。開關(guān)電源次之，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，紋波大，需采取措施。優(yōu)點(diǎn)是重量小、容量大、效率高、體積小、熱損耗小。它的缺點(diǎn)是噪音大、有電磁干擾，但現(xiàn)在的屏蔽技術(shù)已經(jīng)非常到位。

二、開關(guān)電源的現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代，開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源?？砷_關(guān)電源也存在著電路復(fù)雜、射頻干擾、電磁干擾大的缺點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，上述缺點(diǎn)正在被逐步克服。整機(jī)電路分為主電路和控制電路。主電路包括輸入整流濾波、功率轉(zhuǎn)換和輸出整流濾波三個(gè)環(huán)節(jié)。

大容量電力電源產(chǎn)品的需求迅速提升，開關(guān)電源市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。因?yàn)閲?guó)家對(duì)能源和環(huán)保問題日益重視，電力行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢(shì)在必行;隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源在節(jié)能降耗環(huán)保問題上的作用日益顯著;高效、大容量機(jī)組漸成市場(chǎng)主力，有效拉動(dòng)電源市場(chǎng)需求，所以中國(guó)電力電源市場(chǎng)的這種變化與我國(guó)宏觀政策導(dǎo)向和電力行業(yè)的影響密不可分。受國(guó)家宏觀政策的影響，我國(guó)電力行業(yè)結(jié)構(gòu)有所調(diào)整，小火電機(jī)組相繼叫停，大型、高效機(jī)組陸續(xù)投產(chǎn)。這種電力行業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變顯著拉動(dòng)了大容量電源的市場(chǎng)需求，從而有效帶動(dòng)開關(guān)電源市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。

市場(chǎng)集中度較低，廠商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。中國(guó)電力電源廠商有近1000家，分布地域廣而分散，市場(chǎng)規(guī)模亦較為均衡，廠商市場(chǎng)占有率均在10%以下。開關(guān)電源市場(chǎng)集中度相對(duì)較低，廠商間競(jìng)爭(zhēng)較為激烈成為開關(guān)電源市場(chǎng)的主要特征之一。隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，電力電源廠商在市場(chǎng)規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)研發(fā)能力上充分重視起來，以提高品牌影響力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新。電力電源產(chǎn)品與電子技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展密切相關(guān)。近年來，隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源產(chǎn)品也朝著高頻化、高功率密度、高功率因素、高效率、高可靠性和高智能化方向發(fā)展。這種由于技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新同時(shí)受到市場(chǎng)的認(rèn)可。“綠色”電源，模塊化電源的問世在節(jié)能、降耗、環(huán)保方面發(fā)揮了重要的作用，對(duì)于緩解我國(guó)的能源和環(huán)境問題大有裨益。

總之，開關(guān)電源是電力電子發(fā)展的必然產(chǎn)物，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，它的出現(xiàn)已經(jīng)帶來了技術(shù)的革新?，F(xiàn)在無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都在發(fā)展開關(guān)電源，所以其前景是美好的，開關(guān)電源在一定程度上取代傳統(tǒng)電源已經(jīng)是必然的趨勢(shì)了。

三、開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

在電力電子各種電源系統(tǒng)中,開關(guān)電源技術(shù)處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù),通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

21世紀(jì)開關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下三個(gè)方面

(1)高頻化理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至1/20。

(2)模塊化模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。

(3)數(shù)字化現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn)，所以對(duì)于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

(4)綠色化電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染。其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。開關(guān)電源需要綠色化。

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