关于电力电子技术在开关电源中的应用分析

罗四平

合肥同智机电控制技术有限公司 安徽 合肥 230088

1 电力电子技术的发展历程

电力电子技术，目前在我国高科技领域应用比较广泛，涉及的行业多，作用不可小觑，电子、电力和控制行业的应用都离不开该技术，它通过对一些元器件有效地控制并将其转化为其他形式的电能。随着科学水平的不断提升，现在科技行业不断细分，发展也越来越精细，该行业作为一个独立的科研题目，对各行业的发展起到的影响越来越大。细分电力电子技术的发展历史，可以分为以下几个部分：

1.1 整流器时代。 六七十年代，由于工业的迅速发展，对大功率用电逐步有了更高的需求，这部分电主要来交流自发电机（工频为50HZ），但一部分电能的消耗形式仍然是直流，主要应用在电解化工原料， 机车牵引，轧钢的直流传动这些领域当中，比重约占20%左右。硅整流器等相关电子行业的制造逐渐掀起了热潮，一些技术和企业一直延续至今。

1.2 逆变器时代。七十年代，随着计算机技术进入我国，各行业都开始逐步接触自动化信息技术，随着计算机技术的逐渐普及，变频技术由于其节能效果明显而被企业广泛采纳，大大地解决了当时的能源危机问题。随着变频技术在电子行业不断的普及，电力电子元器件主要以晶闸管，功率晶体管为主，虽然当时的技术可以实现逆变和整流，但是频率的提升这个问题上，还是难以解决，逆变器依然在处在中低频范围内。

2 电力电子技术在开关电源中的应用

2.1 高频开关电源

通信源的发展与通信业的发展速度密不可分，高频小型开关电源的应用主要面向供电系统使用。通信业中的一次电源（也就是整流器），主要应用在单相或者三相交流电向直流电的转换方面。随着科技的不断发展进步，最终结果是相控式稳压电源将全部被低压高频开关使用。在通信行业设备的使用中，电源的电压大小，由相应的集成电路形式决定。一般采用高频电源的模块，除了节能外，更方便了日后的维护和安装，一般考虑到两个方面，一是日后容量增加的影响，二是开关电源小轻量化的需求，因此必须采取高频开关。但是也有一些因素会影响高频开关的正常使用。比如说各种辐射，由于高频的开关电源，在工作中会产生快速的电流和电压变化，因此会有一定的电磁干扰产生，对电网造成一定的污染。因此，要想办法控制这些干扰。滤波器对这种电磁干扰能够有很好的控制作用，我们可以设计开关电源电路时，在开关电源输入及输出部分中，放置一些滤波器，来解决这些电磁的干扰问题。通常滤波抑制用到的技术有很多种，在实际使用中根据现场不同情况，选择适宜的方案，这样才能够达到理想的效果。

2.2 软开关技术

我们过去应用的传统电路中，通常用到的开关电源在开启关闭的时候会瞬间有大的电流和电压变化，这部分电流、电压没有很好地被利用，导致了大量的能源被浪费掉。

而软开关技术通过电感和电容的谐振原理，对系统进行简化，能有效地避免故障发生。所谓谐振，概念上是指物理上的简谐振动，当物体的加速度在跟偏离平衡位置的位移成正比，且总是在指向平衡位置的回复力的作用下的振动。由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。谐振电路在软开关电源上的应用，有效地避免了能源的大量浪费，使电源性能有了稳固提升。

2.3 同步整流技术

同步整流技术是通过一种技术手段，使电源整流的开关管在开启或关闭时候实现零电压开关，不仅有效地节约了能源，还大大提高了电源的使用效率。该技术研发以软开关技术为基础，在整流二极管上反并联金属氧化物单导体晶体管时，使电源能够适应低压，大电流。电路中流过脉冲电流时，通过对金属氧化物单导体晶体管的控制最终实现启动时的零电压。

3 开关电源的发展趋势

由于世界能源危机，各行各业的研究都朝着高效节能方面发展，开关电源的进步更是显著，现在的开关电源已逐步转化为高频，低耗产品，对外部的干扰控制能力也越来越强。但是是市场上大多数产品的技术相对还比较落后，开关电源节能效率需进一步提高，这就需要大大减少电源开关时的能源消耗，这就需要采用高速开关元器件。但是问题来了，开关速度提高以后，电荷、电感和电容等会或多或少的有些影响，这样就会导致噪声加大。为了减小噪声，需要具体情况具体分析，要想有效地降低噪声，可以尝试采用谐振式转换技术，该技术不仅能控制噪声，对能源的损耗也能很好地控制。开关电源在今后的发展中正朝着小轻薄、高频、高可靠性、低噪声等方面发展。在技术上采用先进的微机控制技术，我们在实际运用中可能还会出现各种各样的问题，因此要结合实际状况，不断地深入研究，最大程度地提高开关电源的工作效率。

结束语

随着科技的不断进步，开关电源在各个领域上的应用也越来越广泛，但是对开关电源的要求也越来越高，除了对功率和能耗的要求外，体积和重量也越来越偏向小轻化发展，可靠性要求也越来越高，因此我们在原有的技术基础上，要根据各行业的实际发展需求，在各个领域上不断地探索研究，在保证开关电源基础性能不断提高的基础上，在外观和质量上也有一定的提升。