开关电源模块

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇开关电源模块范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

开关电源模块范文第1篇

关键词：MSP430；开关电源；并联DC/DC；电流调节

中图分类号：TP368 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

Switching Power Supply Modules Parallel Power Supply System on MSP430 MCU

Xue Xiao1,2

(1.Nanyang Polytechnic,Nanyang473000,China;2.China University of Geosciences,Wuhan430074,China)

Abstract:In this paper,low-power MSP430 microcontrollers produced by two parallel power supply system,the use of integrated chip LM2596 converter output voltage 8V,power of 16W,the conversion efficiency of 65%,and maximum current up to 4.5A;two DC/DC module the current ratio can be automatically adjusted within 2%error.After testing, the basic part and the part played some of the indicators are in line with requirements.

Keywords:MSP430;Switching Power;Parallel supply DC/DC;Current regulator

根据2011年全国电子设计竞赛A题题目要求：设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。根据这一目标，设计了基于MSP430单片机的开关电源模块并联供电系统

一、理论分析与计算

（一）DC/DC变换器稳压的方法。用开关电压调节器进行电压控制，采用LM2596电源管理单片集成电路，不仅可以输出3A的电流，还拥有很好线性、功耗小、效率高、负载调节特点。电路简单可靠，采用两相同模块并联，可以输出6A电流。输入电压为24V时，要求的输出8V电压刚好在可输出电压范围内，从而达到了要求。

电压输出：

因此，系统电压稳定在8V。

（二）电流电压检测。在输出端串联一个1Ω的电阻，通过运放衰减电路，采用MSP430单片机片内12位AD采集1Ω的电压值，得到DC/DC模块的电流。

ADC采样电压：

因此，单个DC/DC模块的电流： （单位：A）

（三）均流方法。本设计主要根据PID算法，在键盘上输入命令后，单片机动态调节电流比例，从而最终达到理想稳定的状态。离散化公式：

当 时：

； ；

当 时：

； ； ；

对于LM2596来说，电流输出比与FB端口的电压比有关，单片机MSP430采集各个DC/DC模块电流后通过片内DAC模块控制FB端口，从而控制了电流的输出比值

二、电路设计

（一）系统组成。系统包括MSP430单片机最小系统，两个额定输出功率为16W的8VDC/DC模块，一个输入命令的键盘，显示检测电压值的液晶。键盘输入命令后单片机根据命令利用片内ADC和DAC控制DC/DC模块的电流比例，并且将采集的数据显示在液晶上。

（二）DC/DC模块设计。输入的直流电源经过电感滤波后输入到LM2596第一管脚，通过R3和R10调节目标电压，通过以上计算公式公式得：R3为5.5KΩ

（三）测控电路。测控电路主要使用MSP430片内单片机ADC与DAC及键盘，在采集和控制电路上分别使用运放LM385电压跟随电路，并且在采集电路上进行1/2分压，使信号刚好在ADC有效范围内。

三、测试结果及分析

（一）基本要求测试

1.额定输出功率下，负载电压及效率

2.负载电流1A时，系统测试数据

3.负载电流1.5A时，系统测试数据

（二）发挥部分测试

1.负载电流0.5A-3.5A时，系统测试数据

开关电源模块范文第2篇

1 引言

在发电厂和变电所中，为了给控制、信号、保护、自动装置、事故照明和交流不停电电源等装置供电，一般都要求有可靠的直流电源。为此，发电厂和110kV以上的变电所通常用蓄电池作为直流电源，但要求上述电源具有高度的可靠性和稳定性，并且其电源容量和电压能在最严重的事故情况下保证用电设备的可靠工作。

另外，目前由于半导体功率器件、磁性材料等方面的原因，单个开关电源模块的最大输出功率只有上千瓦，而实际应用中往往需用几十千瓦甚至几百千瓦以上的开关电源为系统供电，因此，要通过电源模块的并联运行来实现。大功率电源系统需要采用若干台开关电源并联的形式，以满足负载的功率要求。在并联系统中，每个变换器应处理较小的功率以降低应力，还应采用冗余技术来提高系统的可靠性。电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方法，同时也是实现组合大功率电源系统的关键。

2 常用的均流方法

由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性也日益增加。但是并联的开关变换器在模块间通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是实现大功率电源系统的关键，其目的在于保证模块间电源应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。因为并联运行的各个模块特性并不一致，外特性好（电压调整率小）的模块可承担更多的电流，甚至过载，从而使某些外特性较差的模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。其结果必然加大了分担电流多的模块的热应力，从而降低了可靠性。

    开关电源并联系统常用的均流方法有：

（1）输出阻抗法

（2）主从设置法

（3）按平均电流值自动均流法

（4）最大电流自动均流法（又叫自主均流法）。

直流模块并联的方案很多，但用于电力操作电源，都存在着这样或者那样的缺陷，其主要表现在：输出阻抗法的均流精度太低；主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术，因而并联电源模块系统的可靠性得不到很好的保证；外加均流控制器法使系统变得过于复杂，不利于把这一技术转化成实际的产品。而自主均流法以其均流精度高，动态响应好，可以实现冗余技术等特点，越来越受到产品开发人员的青睐。

所谓自主均流技术，就是在n个并联模块中，以输出电流最大的模块为主模块，而以其余的模块为从模块。由于n个并联模块中，一般都没有事先人为设定哪个模块为主模块，而是通过电流的大小自动排序，电流大的自然成为主模块，“自主均流法”因此而得名。

3 220/10A整流模块

笔者设计了一个220V/40A高频开关电源，可用于发电厂、变电所、变电站等电力控制的直流屏系统。该设计方案采用4个220V/10A模块并联来实现模块间的自主均流，从而为电力系统提供了一种重量更轻、体积更小、效率更高、安全性更好的整流模块实现方案。由于篇幅所限，本文只介绍220V/10A整流模块的实现方法。

高频开关电源性能优于相控整流电源，它能否得到广泛工业应用的关键是其可靠性，特别是当输出直流电压较高时应能可靠工作。除元器件及生产工艺等因素外，开关电源的可靠性主要取决于其主电路拓扑结构及控制方法。在设计该电源模块时，笔者选用了可靠性很高的三相电流型PWM整流器来完成三相功率因数校正及移相全桥谐振拓扑，从而实现DC/DC转换；PWM控制则采用电流型控制方法来实现。

3.1 三相PWM整流器

图1所示是一种三相PWM整流器的主电路，该电路的每个桥臂均由2只IGBT和2只二极管组成。其中IGBT的驱动脉冲采用正弦PWM调制脉冲，这样，输入电流和输出调制电压Vd中就只含下式所示的谐波：

式中：Id为输出电感中的电流；Vl为输入线电压有效值：P为0～60°区间内的脉冲数；M为调制系数，M=Uo/Um。

PWM整流器具有输入功率因数高，输入电流的低次谐波电流含量少，PWM调制脉冲易实现以及成本低等优点。

3.2 全桥DC/DC变换器

a.主电路拓扑

根据该高频开关电源的输出功率较大(220V、10A)且工作频率较高(100kHz)等实际情况，笔者选用了全桥隔离式PWM变换器，图2是其电路图。

这种线路的优点有二：一是主变换器只需一个原边绕组，通过正、反向电压即可得到正、反向磁通，副边绕组采用全桥全波整流输出。因此变压器铁芯和绕组可得到最佳利用，从而使效率密度得到提高。二是功率开关可在非常安全的情况下运行。

b.控制与保护

DC/DC变换器采用峰值电流型PWM控制，并采用自主均流法实现多个模块并联运行时的均流控制。这种均流控制方法与电源模块数目无关，且任意1个模块发生故障或退出运行时，均不影响其它模块的均流功能，从而真正实现了N+1冗余运行。

PWM脉冲宽度调制开关变换器的控制芯片采用UC3875移相专业控制芯片，该芯片主要应用于全桥变换器电路。它有电压型和电流型控制模式可供选择。UC3875具有限流、输入过压、输出过压、输入欠压等保护功能。自动均流电路采用以最大电流自动均流法为原理的集成均流芯片UC3907，应用UC3907可以调节电源模块的电压并实现并联模块间的均流。

    用于电力系统中的高频开关电源可满足的技术指标如下：

输入交流电压：380V；

纹波系数：≤0.5%；

电网频率：50Hz；

功率因数：≥0.9；

输出直流电压：220V；

稳压精度：≤0.5%；

模块输出电流：10A；

稳流精度：≤0.5%；

整机输出电流：40A

均流不平衡度：≤0.5%。

开关电源模块范文第3篇

【关键词】广电；专用馈电转换电源装置；设计；使用

中图分类号：TM72文献标识码A文章编号1006-0278（2015）09-146-01

我国的馈电开关保护技术起步于20世纪50年代，经历了模仿苏美、西欧等先进国家的产品到自主开发、非智能化到智能化的发展历程，馈电开关保护装置为井下低压供电提供了有力保障。目前，在广播电视双向网改造过程中，需要在网络节点上安装双向网终端设备，由于户外施工情况复杂，许多最佳改造位置无法取得220V电源供设备使用，重新选择节点增加了改造成本和复杂度。

一、广电专用馈电转换电源装置的结构原理

实用新型广电专用馈电转换装置内部功能模块包括：将同轴电缆输入的30～60VAC电源转换为直流电压的交直流转换模块、通过开关电源将宽电压范围的低压直流转换为稳定的高压直流输出的开关电源模块、将稳定的高压直流通过逆变器转换为稳定的220VAC输出的逆变模块。逆变模块的输出端与EPON+EoC远端设备（如EoC、ONU、小型交换机）的220VAC插座相连。

当同轴电缆馈送输入电压由于线路衰减电压变化范围达30～60VAC时，通过交直流转换模块内部的桥式整流、电容电感滤波扼流以及输入高压保护电路等，转换为高低变化的低压直流。低压直流输入开关电源模块，开关电源通过内部电压检测和反馈电路，自动调节振荡脉宽或频率，达到输出电压稳定的目的，输出稳定的200VDC直流高压。逆变转换模块的功能是将直流高压通过50Hz脉冲震荡电路调制并通过电容电感充放电输出220VAC交流正弦波，最终输出稳定的供设备使用的工频电压。新型馈电转换装置采用高频电子器件，自身能耗低，在空载时功耗低于3W。由于没有笨重的变压器，新型转换装置体积小便于在狭小箱体柜内安装。新型转换装置采用的开关电源和逆变技术，自身辐射小，工作频率远低于传输信号频率，不会对电视信号和数字信号产生辐射干扰。该新型装置工作时，室外工作环境适应性强，当输入电压、负载、环境温度、湿度、气压在一定范围内变化时，可自动检测和矫正并输出稳定的220VAC电压。该转换电源装置的单个成本在200元以内，批量生产成本可大幅度降低。装置内部模块采用的开关电源技术和逆变电源技术是公知的成熟技术。

二、广电专用馈电转换电源装置的设计和使用

（一）广电专用馈电转换电源装置的结构设计

图1是实用新型广电专用馈电转换装置的结构框图，其中馈电设备为远端低压馈电器。馈电转换电源由交直流模块、开关电源模块、逆变转换模块三大功能模块组成。用电设备为ONU、EoC等用户局端设备以及小型交换机。馈电转换装置具有馈电和信号环出功能接口，可继续给下级放大器供给馈电和信号。

（二）广电专用馈电转换电源装置的使用效果

在馈电转换电源装置的实际使用中，输出功率受内部开关晶体管功率、馈送同轴电缆的阻值、馈电器内阻（功率）影响，如远端馈电器距离馈电转换电源装置较远时，馈送入馈电转换装置的电压达不到30VAC，就需要采用内阻较小、功率较大的馈电器，也可将馈电器向前级移动，减少两设备间距离，或者采用更大外径、内阻更小的同轴电缆。我单位在实际使用的新型馈电转换装置自身与负载功率合计小于100W，按照有线电视一台4模块放大器功率一般在100W以上相比较，馈电转换电源对线路影响小，完全可以通过线路调整实现对双向网设备的供电。采用馈电转换电源，还适用于间歇性停电、外电电压不稳易造成用电设备损坏的环境，只要同轴电缆馈电正常，就可以采用远端馈送的低压交流电转换为稳定持续的220VAC输出。馈电转换电源还可以作为有线电视工作者在网络施工检修中应急电源使用，可以为笔记本电脑等设备充电，为光纤熔接机提供电源，为光纤和电缆检修测试仪器提供临时用电。

三、结语

总而言之，根据当前馈电开关保护技术存在的问题，采用馈电转换电源，可以采用远端馈送的低压交流电转换为稳定持续的220VAC输出，并能够进一步作为有线电视工作者在网络施工检修中应急电源使用，为光纤和电缆检修测试仪器提供临时用电，为广电电网安全可靠的运行提供了有力保障。

参考文献：

开关电源模块范文第4篇

摘要：开关电源高频小型

1引言

随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备和人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，非凡是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展和应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2开关电源的分类

人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，碰到较为复杂的技术和工艺制造新问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。

2.1DC/DC变换

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类摘要：

（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。

（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。

（3）Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

（4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。

当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。

2.2AC/DC变换

AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因碰到平安标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合平安标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容新问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满足程度。

AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

3开关电源的选用

开关电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特征（多级串联），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出电压稳定度这一技术指标上和线性电源相比具有较大的优势，其输出电压稳定度可达（0.5~1）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在选用中应注重以下几点摘要：

3.1输出电流的选择

因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为摘要：

Is=KIf

式中摘要：Is—开关电源的额定输出电流；

If—用电设备的最大吸收电流；

K—裕量系数，一般取1.5~1.8；

3.2接地

开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽办法，按ICE1000．EN61000．FCC等EMC限制，外形开关电源均采取EMC电磁兼容办法，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。

3.3保护电路

开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应和用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。

4开关电源技术的发展动向

开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，非凡是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等办法以减少器件的应力，使得产品的的可靠性大大提高。

开关电源模块范文第5篇

现代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又技术。在各种高质量、高效、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。

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，实现高效率和高品质用电相结合。

一、电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

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，计算机全面采用了开关电源，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高效省电电源，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。

2.2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，实现高效率和小型化。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。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器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(开关电源)，同时还能起到有效地抑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。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对UPS的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期，日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年，其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调，96年引进生产线生产变频空调器，逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外，还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略，精选功能组件，是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流，IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波，经高频变压器耦合，整流滤波后成为稳定的直流，供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器，通过对多参数、多信息的提取与分析，达到预知系统各种工作状态的目的，进而提前对系统做出调整和处理，解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A，负载持续率60%，全载电压60~75V，电流调节范围5~300A，重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。

自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。在电阻负载条件下，输出直流电压达到55kV，电流达到15mA，工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时，将向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓“电力公害”，例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达(70~80)%，网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，能克服传统LC滤波器的不足，是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压，还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力，提高生产效率。

八十年代初期，对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期，随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现，结合大规模集成电路和功率元器件技术，使中小功率装置的集成成为可能，从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始，这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点，论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳，也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合，如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

三、高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。同样，传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造，成为“开关变换类电源”，其主要材料可以节约90%或更高，还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益，更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块(IPM)，不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM)，它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接，这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计，达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的开关电源装置。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。另外，大功率的开关电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量，在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供充分的时间。

3.3数字化

在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。