开关电源的分类及应用(1)
概述:根据开关电源的发展及分类,对DC/DC 、AC/DC变换器的拓扑结构和特性作以阐述，结合国内外开关电源的两大类变换器新技术的动向做以探讨，并叙述了开关电源的选择。
关键词；开关电源 技术动向 应用选型
1.概述
随着电子技术的高速发展，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域、程控交换机、通讯、电力监测设备电源、控制设备电源等都以广泛的使用开关电源，促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，通过使作为开关的晶体管开通和关断，控制其开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源方式，一般开关电源由脉冲宽度调制PWM控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，线性电源和开关电源的成长都随着输出功率的增加而增长，但两者增长速率各异，线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源的成本，这一点称为成本反转点，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断的创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源的广泛应用提供了广阔的发展空间。
开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有深远重要的意义。
2.开关电源的分类
人们在开关电源技术领域是,边开发相关电力电子器件,边开发新型功率材料和元器件,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，作为二次电源的DC/DC变换器现以实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但一次电源AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，却遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述：
2.1.DC/DC类开关电源是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波，斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式T不变，改变t（通用），二是频率调制方式， t不变改变T（易产生干扰）。其具体的电路有以下几类；
2.1.1.Buck 电路—降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ud,极性入出相同。
2.1.2.Boost电路—升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ud，极性入出相同。
2.1.3.Buck—Boost电路—降压或升压斩波器， 其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ud ,极性入出相反，电感传输。
2.1.4.Cuk电路—降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ud，极性入出相反，电容传输。
当今软开关技术使得DC/DC变换器发生质的飞跃，美国VICOR开关电源公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为6.2、10、17W/ cm3，效率为80—90%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为200—300KHZ，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS—FET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。
2.2.AC/DC变换器是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,当功率电流流向负载的变换称为“整流”，功率流由负载传输回电源称之为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60HZ的交流电，因必须经整流、滤波，因此相对来说其体积较大的滤波电解电容器是必不可少的，同时因遇到安全如UL、CCEE等标准及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入则必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制了AC/DC电源的体积进一步小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
AC/DC变换器按电路的结线方式可分为，半波电路、全波电路。按电路的控制特点可分为，不可控、半控、全控。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。