開關電源的國外的發展及現狀
開關電源在通訊系統中得到了廣泛的運用,并已成為現代通訊供電系統的干流,而通訊業的迅速發展又極大地推動了開關電源的發展。在通訊領域中,一般將高頻整流器稱為一次電源而將直流-直流(DC/DC)改換器稱為二次電源。一起,開關電源也在各種電子信息設備中,如計算機、充電電源等得到了廣泛的運用。
自1957年第一只可控硅(SCR)面世后,可控健取代了粗笨而且功率低下的硒或氧化亞銅整流器材,可控硅整流器就作為通訊設備的一次電源運用。在隨后的20年內,由于半導體工藝的前進,可控硅的電壓、電流額外值及其它特性參數得到了不斷前進和改進,滿意了通訊設備不斷發展的需求,囚此,直到70時代,發達國家還一向將可控硅整流器作為大多數通訊設備的一次電源運用。
盡管可控整流器作業安穩,能滿意通訊設備的要求,但它是相控電源,作業于工頻,有龐人粗笨的電源變壓器、電感線圈、濾波電容,嗓聲人,功率低,功率因數低,穩壓精度也較低。因而,自1947年肖克萊創造晶體管,并在隨后的幾年內對品體管的質量和功用不斷完善前進后,人們就著力研討運用的體管進行高頻改換的方案。1955年美國羅耶(GH·Roger)創造的自激振動推挽晶體管單變壓器直流改換器,是完結高顏轉換電路的開端,1957年美國查賽(.J.J·JenSen)又創造了白激式推挽雙變壓器改換器電路。在此基礎上,1964年,美國科學家提出了取消工頻變壓器的串聯開關電源的想象,并在NEC雜志土發表了“脈寬調制運用于電源小型化”等文章,為使電源完結體積和重量的大幅下降供給了一條根本途徑,
跟著大功率硅品體管的耐壓前進和二極管反向康復時刻的縮短等元器材功用的改進,1969年終于做成了25RIz的開關電源。電源界把開關電源的頻率前進到20KHz以上稱為電源技能的“20KHz革新”。經過幾年的努J,從開關屯源的電路拓撲型式到相配套的元器材等研討都取得了恰當大的發展。在電路拓撲型式上開發出了單端貯能式反激電路、雙反激電路、單端正激式電路、雙正激電路、推挽電路、半橋電路、全橋電路,以適應不同運用場合、不同功率層次的需求;在元器材方面,功率晶體管和整流二極管的功用也有了較人的前進。1976年美國硅通用公司第一個做出了型號為SGl52A的脈寬調制(PWM,PulseWidthModulation)操控芯片,極大地前進了開關電源的牢靠性,并進一步減小了體積。
在隨后的兒年中,大功率晶體管(GTR)和功率場效應管(MOSFET)相繼被研發出來,其電壓、電流額外值大為前進,作業頻率也前進較多,牢靠性也明顯添加。到80時代中后期,絕緣柵雙極性晶休管(IGBT)已研發出來并投入了市場,各種通訊設備所需的一次電源大多采納PWM集成操控芯片、雙極型晶體管、場效應管、絕緣柵雙極晶體管。
跟著微電子學的發展和元器材出產技能的前進,相繼開發出了耐壓高的功率場效應管(VMOS管)和高電壓、大電流的絕緣柵雙極性品體管(IGBT),具有軟康復特性的大功率高頻整流管,各種用處的集成脈寬調制操控器和高功用的鐵氧體磁芯,高頻用的電解電容器,低功耗的聚丙烯電容等。首要元器材技能功用的前進,為高頻開關電源向大功率、高功率、高牢靠性方向發展奠定了良好基礎。
跟著通訊用開關電源技能的廣泛運用和不斷深化,實踐作業中人們對開關電源提出了更高的要求,提出了運用技能的高頻化、硬件結構的模塊化、軟件操控的數字化、產品功用的綠色化、新一代電源的技能含量大大前進,使之更加牢靠、安穩、高效、小型、安全。在高頻化方面,為前進開關頻率并戰勝一般的PWM和準諧振、多諧振改換器的缺陷,又開發了相移脈寬調制零電壓開關諧振改換器,這種電路戰勝了PM辦法硬開關構成的較人的開關損耗的缺陷,又完結了恒頻I.作,戰勝了準諧振和多諧振改換器作業頻率改變及電壓、電流起伏大的缺陷。選用這種Ⅰ.作原理,人人減小了開關管的損耗,不光前進了功率也前進了I作頻率,減小了體積,更重要的是降低了改換電路對分布參數的最感性,拓寬了開關器材的安全作業區,在必定程度上降低了對器什的要求,從而明顯前進了開關電源的牢靠性。
國內開關電源的發展及現狀
建國初期,我國郵電部門的科研技能人員開發了以國產大功率電動發電機組為主的成套設備作為通訊電源。在引進原民主德國FGD系列和前蘇聯BCC51系列白動化硒整流器基礎上,學習國外先進技能,與T.廠一起研發成功國產XZL系列白動化硒整流器,并在武漢通訊電源廠批量出產,開端用硒整流器裝備通訊局(站),替換原有的電動發電機組,這標志著我國國產通訊電源設備躍到一個新的水平。
但后來,我國的通訊電源發展恰當緩慢。1963年開端研發和選用可控硅(SCR)整流器,1965年著手研發逆變器和晶休管直流—直流(DC/DC)改換器,其時與發達國家比較只落后五六年.后由于十年動亂,研發作業一向停滯不前,除了可控硅整流器丁1967年在武漢通訊電源廠開端構成系列化出產,供通訊設備作一次電源運用,并不斷得到改進,功用和質量逐步前進外,其它方面發展非常緩慢。一向到80時代才開端出產20KHzDC/DC改換器,但由于受元器材功用的影響,質量很不安穩,無法作為通訊設備的一次電源運用。只是作為通訊設備的二次電源運用(二次電源對元器材的耐壓及電流要求較低)。直到上世紀90時代初,我國大多數通訊設備所用的一次電源仍然是可控硅整流器。這種電源作業于工頻50Hz,有龐大的工頻變壓器、電感線圈、電解電容等,粗笨龐人、功率低、噪聲人、功用指標低,不易完結會集監控。
由于通訊作業發展的需求,八十時代后期,郵電部加強了通訊電源技能發展的各項工.作,制訂了“通訊基礎電源系統設備系列暫行規定”,“通訊局(站)電源系統總技能要求”和電源設備職業標準等文件,屢次派代表參加世界電信能源會議,并在八十時代后期才第一批引進了澳大利亞出產的48V/50A(開關頻率為40KHz)和48V/10OA(開關頻率為20KHz)的高頻開關電源,在吸收國外先進技能的基礎上,投入較大的力氣,開端研發白己的開關電源。郵電部武漢電源廠、通訊儀表廠等廠家開發出了自己的以PWM辦法作業的開關電源,并推向電信職業運用,取得了較好的效果.隨后郵電部對電源提出了更新換代和完結監控(包括長途監控)的要求,眾多廠家都投入力氣研發開發,推出了選用PWM技能的高頻開關電源,有些廠家還推出了完結長途監控的處理方案,短短幾年后,電信部門所用的一次通訊電源幾乎都更換成了選用PWM集成操控芯片、大功率品體管、功率場效應管、絕緣柵雙極晶體管的半橋或全橋電路,其開關頻率為幾十~~100KH7、功率高于90%、功率因數挨近1。穩壓精度優于0.5%,模塊化組合的高頻開關電源,電信職業成套電源技能前進到了一個簇新的水平。
總的說來,開關電源的發展趨勢為:繼續向高頻、高效、高牢靠、高密度化、低耗、低噪聲、抗攪擾和模塊化發展。
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