高频变换成电源技术发展主流

描述

电源技术的精髓是电能变换。利用电能变换技术,将市电或电池等一次电源变换成适合各种用电对象的二次电源。开关电源在电源技术中占有重要地位,从20kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达兆赫兹的高频开关电源,为高频变换提供了物质基础,促进了电源技术的发展。高频化带来的最直接的好处是降低原材料消耗,电源装置小型化,提高功率密度,加快系统的功态响应,进一步提高电源装置的效率,有效抑制环境噪声污染,并使电源进入更广泛的领域,特别是高新技术领域,进一步扩展了它的应用范围。

新理论、新技术的指导

单管降压、升压电路、谐振变换、移相谐振、软开关PWM、零过渡PWM等电路拓扑理论;计算机辅助设计(CAD)、功率因数校正、有源箍位、并联均流、同步整流、高频磁放大器、高速编程、 遥感遥控、微机监控等新技术,指导厂电源技术的发展。

新器件、新材料的支撑

晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)、功率场效应晶体管(MOSFET)、智能ICBT(IPM)、MOS栅控晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、超快恢复二极管、无感电容器、无感电阻器、新型铁氧体、非晶和微晶软磁合金、纳米晶软磁合金等元器件,装备厂现代电源技术、促进电源产品升级换代。并正在研究开发砷化镓(GaAs)、半导体金刚石、碳化硅(SiC)半导体材料。

控制的智能化

控制电路、驱动电路、保护电路采用集成组件。数字信号处理器DSP的采用,实现控制全数字化。控制手段用微处理器和单片机组成的软件控制方式,达到了较高的智能化程度,并且进一步提高电源装置的可靠性。

电源电路的模块化、集成化

单片电源和模块电源取代整机电源,功率集成技术简化了电源的结构,已经在通讯、电力获得广泛应用,并且派生出新的供电体制――分布式供电,使集中供电单一体制走向多元化。电路集成的进一步发展是做系统集成,将信息传输、控制与功率半导体器件全部集成在一起,增加了可靠性。

电源设备的标准规范

电源设备要进入市场,今天的市场已是超越局域融费全球的一体化市场,必须遵从能源、环境、电磁兼容、贸易协定等共同准则,电源设备要接受安全、 EMC、环境、质量体系等多种标准规范的论证。

电源管理应用

电源管理

电源技术的发展是以晶闸管 (可控硅)的发展作为基础的。 1979年发明了功率场效应晶体管 (MOSFET),1986年生产了高压集成电路(HVTC),也就是最早的电源集成电路(电源IC)。正是因为电源集成电路逐步成为功率半导体器件中的主导器件,把电源技术推向了电源管理的新时代。

电源管理半导体从所包含的器件来说,明确强调电源管理集成电路(电源管理IC,简称电源管理芯片)的位置和作用。电源管理半导体包括两部分,即电源管理集成电路和电源管理分立式半导体器件。

电源管理集成电路包括很多种类别,大致又分成电压调整和接口电路两方面。电压凋整器包含线性低压降稳压器(即LOD),以及正、负输出系列电路,此外不有脉宽调制(PWM)型的开关型电路等。因技术进步,集成电路芯片内数字电路的物理尺寸越来越小,因而工作电源向低电压发展,一系列新型电压调整器应运而生。电源管理用接口电路主要有接口驱动器、马达驱动器、功率场效应晶体管(MOSFET)驱动器以及高电压/大电流的显示驱动器等等。

电源管理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件,可将它分为两大类,一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型,包含功率双极性晶体管,含有MOS结构的功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。

在某种程度上来说,正是因为电源管理IC的大量发展,功率半导体才改称为电源管理半导体。也正是因为这么多的集成电路 (IC)进入电源领域,人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。

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