基于有源箝位模块的DC-DC电源设计文献综述

 2022-01-02 09:01

全文总字数:5006字

摘 要:随着半导体技术和电子技术的发展,开关电源的体积越来越小、质量越来越轻、效率越来越高、可靠性也越来越优良,已广泛使用于航空航天、机车舰船、军工兵器、邮电通信和科研实验等社会生产和生活的各个领域,尤其是在高可靠和高技术领域开关电源发挥着不可替代的重要作用。DC-DC开关电源是开关电源中非常常用的一种形式,因此,对DC-DC开关电源的拓扑结构、反馈电路等相关知识的研究成为了理解开关电源的重要环节。

关键词:DC-DC电源;拓扑结构;有源箝位模块

1引言

随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。开关电源的出现解决了这一问题,开关电源体积小,重量轻,功耗小,稳压范围宽,效率在80%-90%。在了解模块电源概括与国内外研究现状后查阅了多篇文献,总结了此篇文献综述,为论文的撰写打下了良好的基础。本文具体介绍了开关电源国内外现状,相关的工作原理与发展方向。

2国内外研究现状及发展方向

2.1国内外研究现状

近年来随着电子技术的迅猛发展,开关电源涉及到的相关技术也越来越成熟,使得开关电源成为了电子设备中不可或缺的一种供电方式。经过大功率MOSFET 和IGBT等功率器件技术的进步使得开关电源能向着高频化、大功率的方向发展。软开关技术可以降低开关损耗和开关噪声,可以大大提升开关电源的效率,为高频开关电源的实现提供了可能。平面变压器和平面电感技术的发展使开关电源的效率可以进一步得到提升,体积也可以大大地减小。有源功率因数校正技术的发展,使开关电源的功率因数得到了很大地提升,既解决了由电路中的非线性负载产生的谐波失真,又提高了开关电源的整机效率。

目前,国外有高级DC-DC制造商已经在高功率密度的DC-DC中使用了小型微处理器技术。它可以取代很多模拟电路,减少了模拟元件的数量,还可取代窗口比较器,检测器,锁存器等完成电源的起动,过压保护。欠压锁定,过流保护,短路保护,及过温保护等功能[1]。国外的许多公司还会采用开关电源设计软件辅助设计。常用的开关电源设计软件有 PI 公司的PI Expert、TI 公司的 SwitcherPro 等,这些软件针对本公司的电源芯片,根据用户给出的开关电源设计参数,为用户提供参考设计,使开关电源的设计变得更加方便与快捷[2-4]

与国外开关电源技术相比,国内从1997年才进入发展期,起步较晚技术相对落后。随着国内技术的进步和生产规模的扩大,国产开关电源已占据了相当市场,一些大公司如中兴通讯自主开发的电源系列产品已获得广泛认同,在电源市场竞争中颇具优势,并有少量开始出口。但与一些先进国家相比还是存在较大的差异,所以必须走技术创新之路,加快我国开关电源产业的发展速度[5-7]

2.2发展方向

模块化:通过模块化设计方式的应用,能够使开关电源在实际应用中具有灵活、便利的特点,在不具有连线的情况下对寄生效应进行有效的减少,同时降低器件在运行当中所承受到的应力,以此有效的提升开关电源可靠性[8-9]

高频化:在微处理器尺寸逐渐缩小的情况系,电源原有的尺寸已经无法对具体应用的需求进行满足,对于电源的重量以及紧凑结构具有了较高的要求。在该情况下,提升开关电源的频率则成为了重要方式[10]

绿色化:开关电源之所以能够形成电网的污染,主要是在输入侧具有尖峰脉冲波形。目前,IEC在该方面具有较多标准的制定,以此避免电器在运行中存在对电力电网造成污染的情况[11-12]

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