开关电源的发展与应用【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程开关电源的发展与应用摘要：本文介绍了开关电源(powerswitchingpower[1])的产生、发展及趋势，特点和应用领域。开关电源不仅具备电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，而且容易对应较宽的输入电压范围，在各领域都有广泛的应用。关键词：开关电源;高频;DC-DC;1.引言开关电源主要由220V交流电压整流及滤波电路、功率因数校正电路、DC／DC变换器三大部分组成[2]。它是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。随着ULSI芯片尺寸不

2、断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；航天，潜艇，军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机，移动电话等)更需要小型化，轻量化的电源。因此对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量要小。此外要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。[3]2.开关电源的发展开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前，许多控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加，功能越来越强，他们的体积却越来越小，因此迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这就成了开关电源技术发展的强大动

3、力。[4]开关电源频率要高．这样动态响应才能陕，配合高速微处理器工作是必须的；也是减小体积的重要途径；体积要减小，变压器电感、电容都要减小体积；效率要高，产生的热能台减少，散热会容易，容易达到高功率密度。[5]新型电力电子器件的发展给开关电源的发展提供了物质条件。在20世纪60年代末，巨型晶体管(GTR)的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。在20世纪80年代，IGBT的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源也得以发挥。在20世纪80年代后20年为了解决电磁干扰问题，出现了软开关技术开关电路。随后在20世纪90年代，

4、为了提高开关电源的功率因数，出现了功率因数校正技术(PFC)。[4]3.开关电源的种类与控制方式3.1开关电源的种类开关电源可分为AC／BC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，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。[6]3.2开关电源的控制方式电压型：只对输出电压采样并作为反馈信号实现闭环控制以稳定输出电压。缺点：动态响应速度较慢、输出滤波器对控制环增加了两个极点，这就需要增加一个零点补偿、由于环路增益随

5、输入电压而变，使得补偿变得更加复杂化。电流型：是针对电压型控制器的缺点发展起来的。它增加了电流反馈环，电感电流不再是一个独立变量。它只有单个极点和90相位滞后．因而很容易不受约束地得到大的开环增益和完善的小信号、大信号特性。[7]优点：动态响应和线性调整率速度快、具有最佳的大信号特性。4.开关电源的应用[8]4.1在AC/DC开关稳压电源上的应用AC/DC电源模块普遍采用微电子技术,把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体,构成高效率AC/DC电源变换模块。选择此类开关电源模块,不仅能大大简化电源电路设计,缩短新产品研制周期,还能

6、实现最佳性能指标,提高整机仪器仪表的可靠性,减小其体积与重量,便于安装和维护。[9]4.2在电源适配器上的应用电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型；按连接方式可分为插墙式和桌面式。广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本计算机、蜂窝电话等设备中。4.3在DC/DC变换器上的应用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，同时使上述控制具有加速平

7、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20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。4.4在充电器上的应用由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。4.5在LED驱动的应用一种用普通开关电源专用芯片UC3843为控制电路的大功率LED驱动电路。[10]5.开关电源的前景展望能源在社会现代化方面起着关键作用。电力电子技术其灵活的功率变换方式，高性能、高功率密度、高效率，在21世纪

8、必将得到大力发展，而开关电源是电力电子技术中占有很大比重的一个重要方面。[5]它的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，特别是在高新技术领域的应用。推