高频开关电源的技术现状与发展趋势

方 赦

（马钢集团设计研究院有限责任公司，安徽 马鞍山 243000）

0 引 言

国家发展快速，推动着电子技术应用愈加广泛。传统的电力电子技术对比较落后，已不能适应当今社会的快速发展，所以高频开关电源技术应运而生。我国的科技发展离不开电源，电源的技术应用涉及到生活的方方面面。电力电子技术会随着社会的不断进步而不断更新换代，如新能源汽车的出现对高频开关电力技术形成了巨大的推动力。

1 高频开关电源

1.1 高频开关电源技术发展的特点

高频开关电源的发展快速，需不断开发新技术，不断改革创新。高频开关电源技术的特点非常明显，主要包括以下几个方面[1]。第一，高频开关技术的市场需求大。当前，我国强调保护环境、治理环境，而高频开关技术的出现契合了这一点。在电动汽车领域，高频开关技术应用广泛。电动汽车不断增加，但配套设施并不完善，导致电动汽车的快速发展和充电设备之间成为矛盾。这对充电设备发展来说是一个好的契机，可大量应用高频开关电源技术以促进充电设备发展。第二，国家政策的支持。国家能源部、住建部对新能源汽车非常支持，且对新能源汽车给予很大的补贴。国家和地方财政、政策等方面的大力支持，极有助于高频开关技术的发展。第三，相比传统的技术更加先进。高频开关电源技术优化了模块化，模块化缩小后体积也会相应减小。对于大功率电器来说，一般会有较多的模块，主要是为了分担电流。当某一模块出现问题时，其他模块可以正常运转，不会对电器产生很大影响。

1.2 高频开关电源的发展现状

高频开关电源非常受欢迎，因为它使用方便。需要说明的是，换式电源、开关变换器是高频开关电源的别称[2]。高频开关电源的主要作用是将确定输入的电压通过高频开关电源转换成自己需要的电源。例如，可以购买高频开关电源，自由变换电压以满足需要。在所有的电力电子技术中，高频开关电源是比较核心的技术，也是最受欢迎、应用领域最广泛的技术。高频开关电源技术中的变频功能是高频开关电源技术中的核心。例如，新能源汽车就是使用变频技术；享誉国内外的大品牌——格力空调，主打变频技术，变频空调不仅制冷较好，而且可以大量节省电量。新能源汽车和格力变频空调都是利用开关电源改变电器的用电频率，以提供适合的电量来供应电器运转。例如，最初的电脑电路系统需要一间屋子来承载，因为传统的电力电路非常复杂且庞大，自从出现了高频开关电源技术，电路变得简单和便携。例如，软开关和硬开关的结合技术也在不断进步。ZCT和ZVT技术进步也兼有软开关耗能低、频率高、效率高的特点，电路体积和重量随之下降。这样不仅可以节约用电，还可以节约材料，节省占地面积，节约铺设电路的成本。简言之，高频开关技术应用非常广泛，发展前景乐观，将随着社会的不断进步而进步，应用领域也会不断扩大。例如，高频开关电源技术发展态势良好，逐渐淘汰线性电源，且开关频率可以达到兆赫兹级，体积也在向小型化方面发展。

2 高频开关电源技术的技术分析

2.1 高频开关电源技术的控制技术

高频开关电源技术的性质非常复杂，具有离散性、强非线性以及变结构等特点。由于高频开关电源技术的主要功能是变换电量满足所需的电压，所以最主要的线路一定要保障电路电量变换，这样会使高频开关电源的控制方法和控制器的研究变得比较复杂。高频开关技术中应用较多的是多环控制和电流型控制。要想提高频开关电源技术的性能，可以使用电荷控制等方式[3]。在高频开关电源技术未来的发展中，模糊控制、神经网络控制已经引起了人们的关注，可以利用高科技监控高频开关电源技术研究中的一些精密数据，以提高效率，提升高频开关电源技术的精确度。

2.2 高频开关电源技术的专用集成电路

高频开关电源技术不同于传统的电源技术，需要专用的集成电路。集成电路是高频开关电源技术的指挥系统和控制的中心，要完成的工作非常多，如自动保护、变频调节、检测传感等。专用的集成电路主要包括数字电路和模拟电路，集成电路的主功能是为了更好地调节电压，让调节速度更快、电量更多。

3 高频开关电源技术的发展趋势

3.1 高频开关电源技术的稳定化

社会的快速发展推动着高频开关电源技术的发展，社会的发展离不开电力，各个领域的用电量越来越大，对电流的输送要求也越来越苛刻，要求电流的稳定化和持续化。排风扇、光耦合器等是影响电路稳定的主要因素。现在的高频开关电源技术主要克服的是电流的稳定化，利用模块化技术可以改善、优化这种情况。稳定性的问题会影响用户的使用感，导致用户的体验感下降。但是，这种技术问题在不久的将来都会被解决。SMT技术的应用使得高频开关电源技术得到了飞快发展。ZVS、ZCS软开关技术在高频开关技术的利用中成为发展主流。将来的技术会使高频开关电源技术变得更加强大、优化。

3.2 噪声减小

以往的技术是频率越大噪声越大，这是高频开关电源技术需要研究的技术问题。谐振技术是减小噪音同时可以提高效率的一种技术。例如，冰箱的频率非常大，当冰箱工作时产生的噪音也非常大，是高频开关电源技术未来研究的方向。在减少噪音方面，有学者提及应用谐振转换技术控制噪音问题。

3.3 节约成本，节约能源

国家对能源资源管理非常严格，因为国家环境遭受了严重破坏，自然资源、能源不断在减少。开关电源技术一直是需要攻克的技术问题，以适应新型电器的出现。高频开关电源技术的研发对大功率电器是一种福音，可以大大提高大功率电器的使用率。在传统电路中，电路非常庞大且笨重，使用不便。高频开关电源技术在一定程度上提高了效率，而且可以节约制造传统的电路成本。高频开关电源技术是一种新型节约能源的技术，受到了绿色能源的影响。电动汽车和变频空调的出现，对高频开关能源技术是一种带动。高频开关电源技术可以改变用电的频率，尽最大力量满足电器的用电量。

4 结 论

高频开关电源技术应用的领域广泛。当前我国发展较快，国家比较注意对环境资源的保护，高频开关电源技术的出现与国家的提倡契合。新能源汽车、变频空调等都涉及到高频开关电源技术，市场需求较大，且国家政策支持，这对高频开关电源技术的发展来说十分有利。但是，快速发展的同时会出现各种各样的问题，高频开关电源技术研发需要在实践中不断前进。