關(guān)于電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用分析

羅四平

合肥同智機(jī)電控制技術(shù)有限公司 安徽 合肥 230088

1 電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程

電力電子技術(shù)，目前在我國高科技領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，涉及的行業(yè)多，作用不可小覷，電子、電力和控制行業(yè)的應(yīng)用都離不開該技術(shù)，它通過對一些元器件有效地控制并將其轉(zhuǎn)化為其他形式的電能。隨著科學(xué)水平的不斷提升，現(xiàn)在科技行業(yè)不斷細(xì)分，發(fā)展也越來越精細(xì)，該行業(yè)作為一個獨(dú)立的科研題目，對各行業(yè)的發(fā)展起到的影響越來越大。細(xì)分電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史，可以分為以下幾個部分：

1.1 整流器時代。 六七十年代，由于工業(yè)的迅速發(fā)展，對大功率用電逐步有了更高的需求，這部分電主要來交流自發(fā)電機(jī)（工頻為50HZ），但一部分電能的消耗形式仍然是直流，主要應(yīng)用在電解化工原料， 機(jī)車牽引，軋鋼的直流傳動這些領(lǐng)域當(dāng)中，比重約占20%左右。硅整流器等相關(guān)電子行業(yè)的制造逐漸掀起了熱潮，一些技術(shù)和企業(yè)一直延續(xù)至今。

1.2 逆變器時代。七十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入我國，各行業(yè)都開始逐步接觸自動化信息技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸普及，變頻技術(shù)由于其節(jié)能效果明顯而被企業(yè)廣泛采納，大大地解決了當(dāng)時的能源危機(jī)問題。隨著變頻技術(shù)在電子行業(yè)不斷的普及，電力電子元器件主要以晶閘管，功率晶體管為主，雖然當(dāng)時的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)逆變和整流，但是頻率的提升這個問題上，還是難以解決，逆變器依然在處在中低頻范圍內(nèi)。

2 電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用

2.1 高頻開關(guān)電源

通信源的發(fā)展與通信業(yè)的發(fā)展速度密不可分，高頻小型開關(guān)電源的應(yīng)用主要面向供電系統(tǒng)使用。通信業(yè)中的一次電源（也就是整流器），主要應(yīng)用在單相或者三相交流電向直流電的轉(zhuǎn)換方面。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，最終結(jié)果是相控式穩(wěn)壓電源將全部被低壓高頻開關(guān)使用。在通信行業(yè)設(shè)備的使用中，電源的電壓大小，由相應(yīng)的集成電路形式?jīng)Q定。一般采用高頻電源的模塊，除了節(jié)能外，更方便了日后的維護(hù)和安裝，一般考慮到兩個方面，一是日后容量增加的影響，二是開關(guān)電源小輕量化的需求，因此必須采取高頻開關(guān)。但是也有一些因素會影響高頻開關(guān)的正常使用。比如說各種輻射，由于高頻的開關(guān)電源，在工作中會產(chǎn)生快速的電流和電壓變化，因此會有一定的電磁干擾產(chǎn)生，對電網(wǎng)造成一定的污染。因此，要想辦法控制這些干擾。濾波器對這種電磁干擾能夠有很好的控制作用，我們可以設(shè)計(jì)開關(guān)電源電路時，在開關(guān)電源輸入及輸出部分中，放置一些濾波器，來解決這些電磁的干擾問題。通常濾波抑制用到的技術(shù)有很多種，在實(shí)際使用中根據(jù)現(xiàn)場不同情況，選擇適宜的方案，這樣才能夠達(dá)到理想的效果。

2.2 軟開關(guān)技術(shù)

我們過去應(yīng)用的傳統(tǒng)電路中，通常用到的開關(guān)電源在開啟關(guān)閉的時候會瞬間有大的電流和電壓變化，這部分電流、電壓沒有很好地被利用，導(dǎo)致了大量的能源被浪費(fèi)掉。

而軟開關(guān)技術(shù)通過電感和電容的諧振原理，對系統(tǒng)進(jìn)行簡化，能有效地避免故障發(fā)生。所謂諧振，概念上是指物理上的簡諧振動，當(dāng)物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是在指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動。由電感L和電容C組成的，可以在一個或若干個頻率上發(fā)生諧振現(xiàn)象的電路，統(tǒng)稱為諧振電路。諧振電路在軟開關(guān)電源上的應(yīng)用，有效地避免了能源的大量浪費(fèi)，使電源性能有了穩(wěn)固提升。

2.3 同步整流技術(shù)

同步整流技術(shù)是通過一種技術(shù)手段，使電源整流的開關(guān)管在開啟或關(guān)閉時候?qū)崿F(xiàn)零電壓開關(guān)，不僅有效地節(jié)約了能源，還大大提高了電源的使用效率。該技術(shù)研發(fā)以軟開關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)，在整流二極管上反并聯(lián)金屬氧化物單導(dǎo)體晶體管時，使電源能夠適應(yīng)低壓，大電流。電路中流過脈沖電流時，通過對金屬氧化物單導(dǎo)體晶體管的控制最終實(shí)現(xiàn)啟動時的零電壓。

3 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

由于世界能源危機(jī)，各行各業(yè)的研究都朝著高效節(jié)能方面發(fā)展，開關(guān)電源的進(jìn)步更是顯著，現(xiàn)在的開關(guān)電源已逐步轉(zhuǎn)化為高頻，低耗產(chǎn)品，對外部的干擾控制能力也越來越強(qiáng)。但是是市場上大多數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)相對還比較落后，開關(guān)電源節(jié)能效率需進(jìn)一步提高，這就需要大大減少電源開關(guān)時的能源消耗，這就需要采用高速開關(guān)元器件。但是問題來了，開關(guān)速度提高以后，電荷、電感和電容等會或多或少的有些影響，這樣就會導(dǎo)致噪聲加大。為了減小噪聲，需要具體情況具體分析，要想有效地降低噪聲，可以嘗試采用諧振式轉(zhuǎn)換技術(shù)，該技術(shù)不僅能控制噪聲，對能源的損耗也能很好地控制。開關(guān)電源在今后的發(fā)展中正朝著小輕薄、高頻、高可靠性、低噪聲等方面發(fā)展。在技術(shù)上采用先進(jìn)的微機(jī)控制技術(shù)，我們在實(shí)際運(yùn)用中可能還會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此要結(jié)合實(shí)際狀況，不斷地深入研究，最大程度地提高開關(guān)電源的工作效率。

結(jié)束語

隨著科技的不斷進(jìn)步，開關(guān)電源在各個領(lǐng)域上的應(yīng)用也越來越廣泛，但是對開關(guān)電源的要求也越來越高，除了對功率和能耗的要求外，體積和重量也越來越偏向小輕化發(fā)展，可靠性要求也越來越高，因此我們在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，要根據(jù)各行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求，在各個領(lǐng)域上不斷地探索研究，在保證開關(guān)電源基礎(chǔ)性能不斷提高的基礎(chǔ)上，在外觀和質(zhì)量上也有一定的提升。