開關電源控制模式的探討

摘 要：隨著科學技術的發展，開關電源數字化、模塊化、高頻化的實現，促進了開關電源控制技術的不斷發展。文章主要對開關電源控制模式進行分析，結合開關電源發展的歷程，探討了開關電源數字化控制技術以及電流型控制模式，以供參考。

關鍵詞：開關電源；控制模式；電子技術

1 開關電源概述

開關電源是在現代電子電力技術的發展基礎上，控制開關管的開通及關斷時間比率，以穩定輸出電壓的一種特殊的電源。一般來說，開關電源由脈沖寬度調制控制IC、MOSFET組成。隨著科學技術的發展，開關電源技術也不斷進行改革和創新。開關電源效率能夠高達85%，與普通線性電源相比，開關電源的利用效率提高了一倍。同時，開關電源采用了小體積的濾波元件及散熱器，可靠性、安全性也較高。從開關電源的類別來看，可以分成AC/AC、DC/DC等類型，其中，DC/DC開關電源的變換器已經實現了模塊化設計和發展，因而得到用戶普遍認可。

從開關電源的產生和發展來看，自上個世紀六十年代以來，由于晶閘管控制模式的出現，大大促進了開關電源的發展。到七十年代初期，開關電源進入了長時期的瓶頸時期，開關電源的效率問題更加突出。直至七十年代后期，由于集成電技術的創新，催生了各種開關電源芯片的產生。當前，集成化電源已經廣泛應用于航天、彩電、計算機等各個領域中，隨著半導體技術、電子技術的快速發展，電子設備的總量和體積不斷減小，導致電源體積與電子設備的體積不相匹配。因此，開關電源體積成為當前研究的重點。

從我國開關電源的研究情況來看，在上個世紀六十年代，我國已經成功研制出穩壓電源。經過十年的發展，穩壓電源已經成功應用于電視機和中小型計算機。到八十年代，我國已經成功研制出了0.5～5MHz諧振的軟開關電源。從八十年代起，我國開關電源進入了大規模更新換代的時期，現代晶閘管穩壓電源逐漸取代了傳統鐵磁穩壓電源，對辦公自動化產生了很大的影響。進入九十年代，我國成功研制了新型專用的開關電源，供特殊行業使用，如衛星及遠程導彈系統所使用的開關電源。經歷了約半個世紀的發展，我國開關電源技術研發已經取得了較大的成就，開關電源應用范圍也逐漸擴展，但與國外開關電源技術相比，在使用方法和集成度方面，我國還存在很大的不足，還應該繼續加強開關電源研究及應用。

2 開關電源數字控制技術分析

近年來，隨著計算機技術及網絡技術的快速發展，數字控制技術在社會生產生活中廣泛應用。數字控制技術的產生，是由于控制領域的監控和計算任務的要求，如果采用模擬控制的方法，難以取得較好的效果。隨著電子器件的高速化及小型化發展，開關電源控制模式也逐漸朝向數字化方向發展。開關電源數字控制技術，能夠增強開關電源控制的智能化、自動化水平，為遠程動態監測提供了良好的條件。在開關電源市場上，標準化電源越來越多。但與此同時，電源使用的行業需求也逐漸擴大，專業電源的市場需求呈現出不斷增長的趨勢。

目前，開關電源數字控制技術還處于半數字化時期，對于某些技術難度高的控制功率部分還比較困難。數字化控制技術的應用，受到復雜控制算法的影響，這也是開關電源在發展過程中應該解決的技術。

開關電源數字控制技術能夠提高系統靈活性，也能夠大大提高系統抗干擾能力。在開關電源運行過程中，應特別注意電流檢測、控制延遲、控制精度等問題。在系統通信及監控電路方面，已基本實現數字化。數字化控制能夠取代模擬電路完成電源啟動的功能，同時，通過特定界面能夠實現系統顯示功能和通訊功能。在數字控制技術發展過程中，電源管理數字控制技術得到較快發展，開關電源數字控制技術應用范圍也不斷擴大。從開關電源的未來發展來看，數字控制技術已經成為開關電源控制模式的未來發展方向，發展前景非常廣闊。

3 電流型開關電源控制模式分析

電流型開關電源控制模式是開關電源控制模式的主要控制模式，與數字化控制模式相比，電流型開關電源控制模式有一些幾個優點：

3.1 具有較好的負載響應性能和回路穩定性

在開關電源運行過程中，電流脈沖幅值變化受到輸出電流平均值的影響。因此，為了將開關電路控制在正常工作范圍內，以電流型控制模式有較好的效果，能夠充分發揮電感作用，保證開關電源處于正常工作狀態下。

3.2 在電壓調整率方面效果較好

電流型控制模式的調整模式和線性穩壓電源基本相同，在輸入電壓發生變動時，能夠準確反映出電流電感變化情況，不需要經過任何的放大誤差即可完成脈沖的比較，進而輸出一定的脈沖寬度，這樣就能夠實現前饋控制的效果。

3.3 并聯運行能力比較好

電流型控制模式內環形成了一個受控電流的放大器，以電流控制型變換器能大大方便并聯工作，而不需要事先采取其他措施，操作較為方便，且效果較好。

3.4 能大大降低高頻功率開關在變換電路時功率損耗，進而提高開關電源的運行效率。在開關電源運行過程中，其開通、斷開過程必然會發生一定功率的損耗，如何降低功率損耗，對于開關電源的運行效率有很大影響。電流型控制模式能夠通過內環參與電源控制的方法，在電壓控制方面能夠實現更加準確和快速，減少開關電源的功率耗損。

3.5 能夠逐個檢查電源脈沖幅值變化情況，簡化短路功能及過載保護功能，提高開關電源運行過程中的安全性及可靠性。由于電流型控制模式是通過內環控制，以電感電流來測量峰值變化情況，因為能夠準確發現開關管及變壓器的電流變化情況，避免了短路及過載情況對開關管和變壓器造成的影響。

4 結束語

科學技術的發展，促進了開關電源控制模式的變化。從開關電源控制模式的發展情況來看，電子電力技術的發展能夠對開關電源產生深遠的影響。開關電源控制模式經歷了長時期的發展過程，微型化及高頻化成為開關電源的未來發展趨勢。為了實現這一目標，最重要的是加強技術創新，提高開關電源控制頻率，將數字化控制技術作為開關電源研制中的核心技術和重要問題。同時，結合各電流型控制模式的特點及優點，能夠實現開關電源全數字化控制的目標。

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