电源电子技术在降低能耗中的探究

师建光

（中国石油天然气销售分公司，辽宁 沈阳110004）

电源电子技术，作为能够降低电力系统运行控制电能效果的重要技术之一，其运行使用易受环境因素影响而出现系统内部热量聚集等现象。这就阻碍了所处行业的健康稳定发展。相关建设者应对电源电子的消耗情况与技术发展局限进行分析，以找出技术运用控制优化的关键点，进而推动所处行业的健康稳定发展进程。具体来说，就是将科研发展重点放在提高电源效率与安全性上，以落实当前绿色节能与高效环保的运行控制理念，进而促进行业的可持续发展步伐。这样一来，电能资源的利用效率就能在电源电子技术高效运用背景下得以实现，进而满足各行各业发展所提出的电能使用安全可靠需求。

1 研究电源电子技术在降低能耗中的现实意义

当前阶段，电源电子系统发展的趋势集中在电子技术的绿化节能与高效环保两个方面。然而，在发展建设过程，虽然数据库建设日趋完善、数据处理效率日益提升、系统稳定性增加以及数据存储与流量空间扩大，但与之对应的电子设备体积市场要求具有体积小且便与携带要求，仍有很大的提升空间。特别是，那些集成要求高、能耗低的电子系统，需要在相同电池、相同体积下控制电子设备能耗与待机时间。经对当前的市场环境发展情况进行分析，发现电子设备外形设置多具有简单特性，且终端产品小巧，系统内部的集成电路、处理器以及存储器等数量处于不断增加趋势。此运行现状，使得系统内部热量越来越多，如何科学合理的进行热管理，成为了控制能耗的关键。如此问题得不到研发控制，现代化电子技术运用优势将无法发挥出来。为此，相关建设者应从电源电子消耗与技术发展现状入手，通过掌握技术与能耗控制局限，来使电子系统运行使用达到节能降耗预期。这是满足现代化经济建设背景下电源电子技术运用可持续发展需求的重要课题[1]。

2 电源电子的消耗与技术发展现状

2.1 电源电子消耗现状

经济水平的不断提升，使得各行各业对能源消耗需求越来越大。此发展背景下，能源危机与环境污染，是亟需解决的问题。故而，全世界范围内均在着手控制能源消耗，以缓解能源危机。具体来说，就是通过改进技术，不断提高电子产品能耗的转换率与降低待机能耗影响，以此来提高电源使用效率。然而，工业生产规模不断扩大，使得电源使用量需求无法得到满足。究其原因，电源使用效率始终未得到有效提升。经分析统计，有一部分电能消耗发生在系统内部。因此，在未来，如何完善系统设计、自动化控制系统以及电子元器件，进而提升电源使用效率，是节约电力消耗与控制电源使用成本的关键[2]。

2.2 电源电子技术的发展

早在二十世纪五六十年代开始，电源技术就进入了人们的视线，经整流技术、逆变技术、硅整流技术以及变频技术的运用，表示电源技术被广泛运用于各个领域。而现代电源技术，得益于高效率、高频率以及高压大电流的功率半导体复合元件使用，其成功从传统电源技术转换成了现代电源技术。到目前，电子元器件与集成电路的研发使用，成功使电源技术走向了小型化、绿色节能化、低电流、高效率以及低能耗低污染的进步道路。此外，功率单元与输出单元的模块化，成功使电源技术朝着模块化与智能化方向发展。具体来说，就会根据新型开关电源，实现了功能开关干与输出保护模块融合的同时，还缩小开关电源体积。为使电源能够在实际应用过程以更为灵活、便利状态作用，通过稳压电路模块化的输出，有效提升了电源使用的安全稳定性。未来，电源电子技术应朝着数字化与多元化方向发展，即在数字技术发展环境下，经数字技术应用减少非线性失真与电源高频谐波干扰控制，实现智能化控制CPU。

就目前来看，电源种类是根据输入、输出状态进行划分，即AC-DC、AC-AC、DC-AC 以及DC-DC 若干种。按照运行工作状态，又可将电源划分为开关电源、线性电源以及二极管稳压电源。按照连接负载的稳压方法，又可将电源分成并联型与串联型稳压电源。按照输出电源的调整方式，可将电源划分为可调与固定输出电源。然而，随着电子技术的快速发展，电源分类与界定也呈现出模糊状态，即体现在电力电子设备的电源类型不同。下面就以固定或是可调节电压输出集成电路为例，以找出优化控制电源电子系统的低能耗控制策略[3]。

3 电源电子技术在降低能耗中的优化策略

3.1 明确电子系统低能耗实现方向

当行业发展至信息化与数字化状态，意味着集成电路时代已经替代了单纯分体晶体管时代。在数字技术高速发展条件下，人们对电源电子系统运行使用的能耗要求也跟着提升。由于传统电源电子技术与配套设备，既不能满足逐渐增加的电能需求，还面临电力电子设备运行的诸多缺陷，因此，相关建设者应将科研发展重点放在提高电源效率与安全性上，以符合当前绿色节能与高效环保的运行控制理念。

3.2 静态与动态电源低功率策略

静态电源低功耗是指，系统初始化过程运用的电源低功耗管理技术，其需要结合系统初始化实际情况，将系统功能与管理模式作为控制重点。而动态电源，就是在CPU 系统运行环境下的低功耗技术，其能够通过调整程序运行频率来适用于系统运行控制繁忙状态下的CPU 运行速度。同时，当系统运行处于空闲状态，动态电源低功耗技术就可使CPU 系统处于休眠状态。如此，不仅能够有效控制平均电流电压，还能在电流电压恒定情况下对耗电时间进行控制，成功从整体角度出发降低系统运行的能源消耗。通常情况下，程序运行时，动态电源管理能够在初始化过程得到确定，从实践角度来看，其优于静态电源低功耗技术运用[4]。

3.3 CPU 低功耗电源策略

在信息时代背景下，CPU 系统属低功耗系统，究其原因，其能够在软硬件上为电源低功耗管理模块、电源接口以及高级配置提供支撑，进而实现外部元件与多个电源转换模块的控制目标。如此，不仅保证了系统运行的安全可靠效果，还降低了对电能的消耗。现阶段，目前的研究成果，即电源低功耗管理模块、高级配置以及电源接口创新运用，不仅能够将其引入至CPU 系统内核与I/0 中，还能作用于FPGA 系统与嵌入式系统。成功提升与控制了系统运行使用效率与电能消耗影响。值得注意的是，能源消耗降低多少、工作时钟频率、系统内部资源使用频率、布线密度以及输出变化频率等，会因所处的系统环境差，而得出不同的电源实际能量消耗量。

3.4 低功耗集成电路

电源电子技术的发展建设进入到集成电路时代后，其应用也要过渡到低功耗集成电路。如，78 或是79 系列电源的稳压集成电路与低压差线性稳压技术。在集成电路运用电源稳压技术过程中，集成电路具有体积、线性调整率高、集成度高以及负载调整率高等特点，再加上，电路作用形式简单且固定，只需控制好正负直流电压输出阶段变压器最小输出功率与最小输出电压，就可得到低能耗控制预期。站在能量守恒定律上，电源输入功率与输出功率具有一致性，但从实际角度，元器件损耗不可避免，即会使电压输出功率低于输入。在运用低压差线性稳压技术过程中，由于电源输入、输出的电压差较小，因此，传统线形稳压技术的输入输出电压差值应在2-3V 之间。值得注意的是，由于低压差线性稳压技术的运用会缩小输入与输出电压的差值，因此，为维持正常运行科将差值设置为1.7V[5]。

结束语

综上所述，信息时代背景下，电源电子技术的运用，需朝着低功耗、高效以及集成电路方向发展，即通过78 或是79 系列电源的稳压集成电路与低压差线性稳压技术，经正负直流电压输出阶段变压器最小输出功率与最小输出电压的控制，就可使技术所处系统运行呈现出低能耗。事实证明，只有这样，才能将最具效用的低能耗电源电子技术作用于电能高效使用过程，以推动所处行业的健康稳定发展进程。故，业内人员应将上述分析内容与科研结果更多地作用于实践，以满足行业发展建设的可持续性需求。