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1、DC/DC变换器的发展与应用
2、第13.2软开关技术为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，改善动态响应，高频化是DC/DC变换器技术发展的必然趋势。但高频化又会产生新的问题，如开关损耗及无源元件的损耗增大，高频寄生参数及高频EMI问题等。应用各种软开关技术（包括无源无损软开关技术，有源软开关技术）可以减少开关损耗，提高效率。1994年2月，IEEE电力电子学会组织“功率变换技术2000年展望专题研讨会”，就DC/DC及AC/DC功率变换器的发展趋势与需求进行探讨，指出高功率密度DC/DCZVS开关变换器与器件性能、无源元
3、件、封装技术等有很大关系。与1994年对比，2000年，在保证可靠性增加一倍的基础上，这种变换器功率密度提高一倍，成本降低一半。进入20世纪90年代，各种软开关技术，如ZVS/ZCS—P、ZVT/ZCT—P、移相全桥ZVS—P、有源箝位ZVS—P等的开发和应用都有较大的发展。美国Vicor公司生产的48V/600Hz、低电压（1V）输出的便携式DC/DC变换器也正在研究开发中。3.3高频磁技术随着电力电子电路与系统的高频化，在低频下可以忽略的某些寄生参数，在高频下将对某些电路性能（开关尖峰能量、噪声水平等）产生重大影响，尤其是
4、磁元件的涡流、漏电感、绕组交流电阻（Rac）和分布电容等在低频和高频下的表现有很大不同。20世纪90年代高频磁技术研究的另一项成果是适用于薄型高频开关变换器的薄型平面变压器，其厚度小于1cm，呈扁平状。绕组采用铜箔或板型印刷电路，省去绕组骨架，有利于散热，漏感小，集肤效应损耗小。2000年，磁性材料研究的主要方向是：（1）高温超导；（2）将铁氧体或其它薄膜材料高密度集成在硅片上或硅材料集成在铁氧体上；（3）录音磁头用薄膜材料高密度集成在硅片上或硅材料集成在铁氧体上。将变压器和电感器集成在一起可缩小磁元件的体积，应用混合功率封装
5、技术和集成磁技术可使航空用0.5MHz、薄型100Hz的DC/DC变换器，应用压电变压器的变比为5：1，在DC/DC开关电源领域有着广阔的应用前景，压电变压器的应用将开创DC/DC变换器小型化的发展之路。4高频开关电源的发展趋势在电力电子技术及各种电源系统中，开关电源技术处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高频开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大地提高电源的利用效率、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
6、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、通信电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。4.1高频化理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感器和电容器的体积和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400倍到20kHz时,则电气设备的体积和重量大体下降至工频设计的5％～l0％。无论是逆变式整流焊机,还是通信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
7、造,成为“开关变换类电源”,可节约主要材料90％或更多,还可节电30％或更多。由于功率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,可节能、节水、节约材料，由此带来相当可观的经济效益,更可体现技术含量的价值。4.2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20世纪70年代,电力电子技术完全建立在模拟电路基础上。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
8、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20世纪90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、电磁兼容问题以及功率因数校正等问题的解决,离不开模拟技术,但是对于智能化的开关电源,当用计算机控制时,就需要数字化技术。4.3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;其次是这些电源不能(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IEC
9、555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成电网的污染源: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,有了多种校正功率因数的方法，为2l世
