開關電源技術的進展與管理應用
一、引言
電能是目前人類生產和生活中最重要的一種能源形式。合理、高效、精確和方便地利用電能仍然是人類所面臨的重大問題。采用電力電子技術的電源裝置給電能的利用帶來了革命。在世界范圍內，用電總量中經過電力電子裝置變換和調節的比例已經成為衡量用電水平的重要指標，目前全球范圍內該指標的平均數為40%，據美國國家電力科學研究院預測，到2010年將達到80%。這對電源技術提出了新的挑戰。
上世紀80年代，提出了電源制造中電力電子集成概念，明確了集成化是電力電子技術未來發展的方向，是解決電力電子技術發展面臨障礙的最有希望的出路。電源集成電路逐步成為功率半導體器件中的主導器件，把電源技術推向了電源管理的新時代。電源管理集成電路分成電壓調整器和接口電路兩方面。正是因為這么多的集成電路(IC)進入電源領域，人們才更多地以電源管理來稱呼現階段的電源技術。
二、電源技術的進展
電源技術是一種應用功率半導體器件，綜合電力變換技術、現代電子技術、自動控制技術的多學科的邊緣交叉技術。隨著科學技術的發展，電源技術又與現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關。目前電源技術已逐步發展成為一門多學科互相滲透的綜合性技術學科。它對現代通訊、電子儀器、計算化、工業自動化、電力工程、國防及某些高新技術提供高質量、高效率、高可靠性的電源起著關鍵的作用。
上世紀40年代晶體管問世，隨后不到十年，晶閘管在晶體管漸趨成熟的基礎上問世，從而揭開了電源技術長足發展序幕。半個世紀以來，電源技術的發展不斷創新。
1、高頻變換是電源技術發展的主流
電源技術的精髓是電能變換。利用電能變換技術，將市電或電池等一次電源變換成適合各種用電對象的二次電源。開關電源在電源技術中占有重要地位，從20kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達兆赫茲的高頻開關電源，為高頻變換提供了物質基礎，促進了電源技術的發展。高頻化帶來的最直接的好處是降低原材料消耗，電源裝置小型化，提高功率密度，加快系統的功態響應，進一步提高電源裝置的效率，有效抑制環境噪聲污染，并使電源進入更廣泛的領域，特別是高新技術領域，進一步擴展了它的應用范圍。
2、新理論、新技術的指導
單管降壓、升壓電路、諧振變換、移相諧振、軟開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲理論；計算機輔助設計(CAD)、功率因數校正、有源箍位、并聯均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、 遙感遙控、微機監控等新技術，指導廠電源技術的發展。
3、新器件、新材料的支撐
晶閘管(SCR)、可關斷晶閘管(GTO)、大功率晶體管(GTR)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能ICBT(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(SIT)、超快恢復二極管、無感電容器、無感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件，裝備廠現代電源技術、促進電源產品升級換代。并正在研究開發砷化鎵(GaAs)、半導體金剛石、碳化硅(SiC)半導體材料。
4、控制的智能化
控制電路、驅動電路、保護電路采用集成組件。數字信號處理器DSP的采用，實現控制全數字化。控制手段用微處理器和單片機組成的軟件控制方式，達到了較高的智能化程度，并且進一步提高電源裝置的可靠性。
5、電源電路的模塊化、集成化
單片電源和模塊電源取代整機電源，功率集成技術簡化了電源的結構，已經在通訊、電力獲得廣泛應用，并且派生出新的供電體制??分布式供電，使集中供電單一體制走向多元化。電路集成的進一步發展是做系統集成，將信息傳輸、控制與功率半導體器件全部集成在一起，增加了可靠性。
6、電源設備的標準規范
電源設備要進入市場，今天的市場已是超越局域融費全球的一體化市場，必須遵從能源、環境、電磁兼容、貿易協定等共同準則，電源設備要接受安全、 EMC、環境、質量體系等多種標準規范的論證。
電能是目前人類生產和生活中最重要的一種能源形式。合理、高效、精確和方便地利用電能仍然是人類所面臨的重大問題。采用電力電子技術的電源裝置給電能的利用帶來了革命。在世界范圍內，用電總量中經過電力電子裝置變換和調節的比例已經成為衡量用電水平的重要指標，目前全球范圍內該指標的平均數為40%，據美國國家電力科學研究院預測，到2010年將達到80%。這對電源技術提出了新的挑戰。
上世紀80年代，提出了電源制造中電力電子集成概念，明確了集成化是電力電子技術未來發展的方向，是解決電力電子技術發展面臨障礙的最有希望的出路。電源集成電路逐步成為功率半導體器件中的主導器件，把電源技術推向了電源管理的新時代。電源管理集成電路分成電壓調整器和接口電路兩方面。正是因為這么多的集成電路(IC)進入電源領域，人們才更多地以電源管理來稱呼現階段的電源技術。
二、電源技術的進展
電源技術是一種應用功率半導體器件，綜合電力變換技術、現代電子技術、自動控制技術的多學科的邊緣交叉技術。隨著科學技術的發展，電源技術又與現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關。目前電源技術已逐步發展成為一門多學科互相滲透的綜合性技術學科。它對現代通訊、電子儀器、計算化、工業自動化、電力工程、國防及某些高新技術提供高質量、高效率、高可靠性的電源起著關鍵的作用。
上世紀40年代晶體管問世，隨后不到十年，晶閘管在晶體管漸趨成熟的基礎上問世，從而揭開了電源技術長足發展序幕。半個世紀以來，電源技術的發展不斷創新。
1、高頻變換是電源技術發展的主流
電源技術的精髓是電能變換。利用電能變換技術，將市電或電池等一次電源變換成適合各種用電對象的二次電源。開關電源在電源技術中占有重要地位，從20kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達兆赫茲的高頻開關電源，為高頻變換提供了物質基礎，促進了電源技術的發展。高頻化帶來的最直接的好處是降低原材料消耗，電源裝置小型化，提高功率密度，加快系統的功態響應，進一步提高電源裝置的效率，有效抑制環境噪聲污染，并使電源進入更廣泛的領域，特別是高新技術領域，進一步擴展了它的應用范圍。
2、新理論、新技術的指導
單管降壓、升壓電路、諧振變換、移相諧振、軟開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲理論；計算機輔助設計(CAD)、功率因數校正、有源箍位、并聯均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、 遙感遙控、微機監控等新技術，指導廠電源技術的發展。
3、新器件、新材料的支撐
晶閘管(SCR)、可關斷晶閘管(GTO)、大功率晶體管(GTR)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能ICBT(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(SIT)、超快恢復二極管、無感電容器、無感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件，裝備廠現代電源技術、促進電源產品升級換代。并正在研究開發砷化鎵(GaAs)、半導體金剛石、碳化硅(SiC)半導體材料。
4、控制的智能化
控制電路、驅動電路、保護電路采用集成組件。數字信號處理器DSP的采用，實現控制全數字化。控制手段用微處理器和單片機組成的軟件控制方式，達到了較高的智能化程度，并且進一步提高電源裝置的可靠性。
5、電源電路的模塊化、集成化
單片電源和模塊電源取代整機電源，功率集成技術簡化了電源的結構，已經在通訊、電力獲得廣泛應用，并且派生出新的供電體制??分布式供電，使集中供電單一體制走向多元化。電路集成的進一步發展是做系統集成，將信息傳輸、控制與功率半導體器件全部集成在一起，增加了可靠性。
6、電源設備的標準規范
電源設備要進入市場，今天的市場已是超越局域融費全球的一體化市場，必須遵從能源、環境、電磁兼容、貿易協定等共同準則，電源設備要接受安全、 EMC、環境、質量體系等多種標準規范的論證。
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