開關電源的新技術及其應用

中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院 曹 騰 呂鵬飛

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開關電源的新技術及其應用

中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院 曹 騰 呂鵬飛

【摘要】電源在電子設備領域占有重要地位。我國的電子技術快速發展，經濟水平不斷提高。對開關電源的要求相應更高。電源開關在我國各個領域應用廣泛，相應的科技水平較之前得到很大提高。文章主要論述開關電源的分類以及開關電源的新型技術。

【關鍵詞】開關電源；新技術；應用

0 引言

開關電源的具有效率高、體積小以及重量輕等優點。隨著我國的電子技術的快速發展，電子設備種類更為繁多，任何電子設備都需要搭配可靠安全的電源，開關電源由于其獨特優勢，在我國電子設備領域應用十分廣泛。開關電源從問世以來便發揮其獨特優勢，我國電源界對開關電源非常重視，開關電源是一項具有發展前途的全新的技術產品，并且產品朝著短小、輕便、穩定、安全的方向不斷進步。

1 開關電源定義

開關電源作為線性穩壓電源替代品而出現，開關電源相對應的產品是穩壓電源。開關電源所指的是電路中電子器件處在開關狀態的一種電源。假如將電子電路（AC-DC 電路、AC-AC、DC-AC 電路、電路DC-DC 這四種電路看作是電源電路，那么所有電子電路可以當做是開關電源電路。然而在實際情況中，只有同時具備這些條件的電源才是開關電源,這些條件包括：開關、高頻、直流。[1]

2 開關電源的分類

開關電源正在向輕短小薄、低噪音?？闺姶鸥蓴_等方向發展。逐步成為電源技術領域中重要的電子器件，開關電源主要分成這幾類DC/DC和AC/DC。或者AC/AC以及DC/AC。例如逆變器。

3 開關電源工作方式

首先，自激式自激的方式通過外部的激勵信號能夠獨立自行發生振蕩，因此，自激式可以視作為變壓器作反饋的振蕩電路。其次，他激式 該方式主要依靠外部的激勵來保持振蕩。開關電源實際的使用過程中，第一種方式運用最為普遍以及廣泛。例如，我們家里使用的電器的開關電源，通過整流橋的作用，220伏特的電流轉換后變成300伏特的直流電，經過濾波之后，通過變壓器進入開關集電極產生高頻段的振蕩。。通過整流過程、濾波過程、穩壓過程之后直流電壓給家用電器提供電能。

4 開關電源的新技術

4.1 高頻化

當前，微處理器的尺寸小，傳統電源不適應其規格。因此要求電源尺寸減小、重量減輕、結構緊密。為了達到微處理器的適用要求，應當縮小電源的體積。根據電力理論，電器重量、體積和頻率成反比。簡單地來講。電器體積縮小，重量減輕應當提高工作頻率。因此，電源體積縮小以及重量減輕可以通過提高工作頻率加以實現。當頻率從幾十赫茲提升至幾千赫茲，電源體積可以明顯縮小，重量顯著減輕。

4.2 集成化以及模板化

所謂集成化，是指將電子設備集合在一處，不是一個設備單獨工作，多個設備集合在一處發揮作用。開關電源使用安裝多個元件以及驅動達到集成化使用效果。模板化是指元件、電路采取同樣的組合模式，提高開關電源工作效率。模板化設計最大的特點在于放棄連線，減少寄生效應。不但促使開關電源使用更為靈活方便，而且由于承受應力縮小，電源使用壽命增強。

4.3 軟開關技術

給予對照組患者傳統開腹手術治療，患者行腰硬聯合麻醉，麻醉后打開腹腔，進行粘連松解手術，盡可能保證患者的輸卵管恢復到正常的解剖結構。觀察組患者采用腹腔鏡手術治療，對患者進行氣管插管，行全身麻醉。患者采取膀胱截石位，于患者臍部約10 mm的范圍內行一切口，置入腹腔鏡；同時在患者兩側髂前上棘內3 cm處行兩個5 mm的切口，對輸卵管和子宮進行美藍通液治療，針對患者的具體情況進行針對性的治療方法。手術完成后，給予患者右旋糖酐、地塞米松、強大霉素等預防粘連，同時給予患者抗炎、抗感染及活血化瘀等治療。

軟開關技術是保障電源高頻的重要技術，通過應用諧振原理，促使元器件的電壓按照正弦的規律變化，電壓為零時器件開通。電流為零時，器件關閉。因此，軟開關技術通常稱為零電壓技術。軟開關技術在開關電源中得到廣泛的應用，相對于硬開關技術，軟開關技術減少了開關損耗。

4.4 功率因數校正技術

功率因數的定義是有功功率以及視在功率二者之間的比植。一般來講，開關電源都會采用整流橋以及濾波電容，濾波電容具有充電放電的功能，濾波電容電壓的最小值不是零并且與最大值相差不大。為了促使電壓平滑直流輸出并且保障輸入電流為正弦波，因此需要加入功率因數校正電路，保障電壓穩定輸出。

5 開關電源發展趨勢

5.1 綠色化

綠色化是指電源沒有污染。分布式的體系結構已經形成并且在許多領域廣泛使用，電源開關的發展方向也向著高功率以及高頻化發展。然而，開關電源會對電網造成污染成為電網中的污染源頭，主要的原因在于輸入側的形成尖峰脈沖。目前，電工委員會為了防止電器對電網的污染，制定了一系列的規范以及標準。一般情況下，將功率因數校對機器按照標準安裝在轉換器上減輕污染。在開關電源的廣泛應用的過程中，逐步出現許多新的問題以及考研，例如寄生元件導致電磁輻射的強度更大。所以，產品應當滿足電工委員會制定的標準，保障開關電源綠色化。

5.2 抗電磁干擾

分布式體系中，開關電源的體積非常小，開關的工作頻率非常高以及功率大等特點，因此會產生一系列的電磁干擾以及噪音。所以，以后的開關電源要求控制電磁干擾以及降低噪音。開關電源主要產生射頻干擾原因是由于變換器的工作波形于電源有負面影響。此外，整流器、二極管、開關器件以及閉合電路都是噪音產生源。

開關電源電容濾波以及整流橋會產生尖脈沖狀的電流波，功率因數低從而導致整體功率低，在此基礎上增添功率因數校正器能起到很大的改善效果，保障功率因數能夠到達1 ，提高了功率因數。

5.4 過流過壓保護

在開關電源中配上過流過壓保護的電路，一旦出現過流、過壓或者短路的情況可以自動快速地切斷電源，保障了開關電源的安全性。

5.5 擴大電壓輸出范圍

目前，開關電源電源過低，因此整流二級管必須擁有優良的性能。在運用整流技術的時候要求使用MOSFET開關，此開關的傳導性能夠保證整流電路處在地損耗的水平，降低整流電路的損耗?，F在已經研究出電阻10歐姆以下的MOSFET開關，損耗程度降到更低的水平。

6 開關電源的選用

開關電源由于自身屬于多極串聯的電路，一般輸入的干擾難以通過，相對于線性電源在電壓輸出穩定這一點上占有很大優勢，輸出的電壓一般穩定度在百分之0.5以上，百分之1以下。

6.1 輸出電流選擇

由于開關電源的工作效率比較高，一般都能夠到達百分之80，所以在輸出電流的選擇上應當準確測量用電設備使用過程的最大電流，從而在選擇開關電源上，能夠確保節省開支，不但節約能源而且能夠買到更具性價比的產品。

6.2 接地

開關電源相對于線性的電源更加容易產生干擾，對于干擾敏感的設備應當采取接地的方式降低干擾。因此，開關電源中一般都附帶電磁兼容濾器。例如利華技術的開關電源能夠將FG端口接用戶機殼或者接地，從而促使電磁兼容減輕干擾。

6.3 保護電路

開關電源在設計過程中應當設計過流過熱或者短路的保護電路。在設計時候首先需要保護重要的電源模塊，此外保護電路中的參數設置應當和用電設備工作時候的特性相結合考慮，避免用戶開關電源或者用電器損壞，增加電源或用電器使用壽命。

7 開關電源應用

開關電源應用主要體現在以下幾個方面：1電子計算器、存儲裝置、中央處理器應用開關電源2有線通訊設備、戶內通訊設備、程控交換機應用開關電源3工廠自動化、數控機床、空調設備、機器人應用開關電源4自動售貨機、現金存儲機、交付機應用開關電源5醫療設備、液晶顯示器、汽車電子裝置應用開關電源 6游戲機應用開關電源7數字音響以及電子樂器應用開關電源8充電器插頭應用開關電源9錄像機以及電視機應用開關電源10個人傳真機、文字書寫機、復印機應用開關電源。

8 結語

最近幾年，開關電源新技術引起了我國的電源界的普遍關注，開關電源技術也廣泛應用在各個領域。對于我國的電子工業、電子經濟發展起到良好的作用。開關電源技術日趨成熟向著更綠色、更便捷、抗干擾的方向快速前進。本文主要論述了開關的基本概念以及目前幾類常見電源開關類型，簡單介紹了開關電源的工作方式。闡述了開關電源的發展方向。未來開關電源開關電源更小更輕更便攜，朝著更綠色更抗干擾更加安全的方向發展。目前，開關電源已經在多個領域得到應用且市場反應良好，以后應用范圍將會更加廣闊，開關電源前景不可限量。

參考文獻

[1]沙占友,王彥明,葛家怡,趙立志.開關電源的新技術及其應用[J].電力電子技術,2003,03:69-71.

[2]王星.直流開關電源的新技術應用與發展[J].山西電子技術,2012,01:33-34.

[3]陳天樂.開關電源的新技術與發展前景[J].通信電源技術,2014,02:101-102.

[4]趙軍.開關電源技術的發展[J].船電技術,2005,05:13-16.

曹騰（1993—），男，陜西榆林人，中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院學員，研究方向：電氣工程。

作者簡介：