智汇工业-智慧工业、智能制造及工业智能、工业互联门户网站,专业的工业“互联网+”传媒

開關電源技術四大發展方向

來源:網絡

點擊:973

A+ A-

所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 開關電源

      目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%,但是高端市場上幾乎沒有我們的份額。我國目前能源緊缺,而電源行業又是一個與能源消耗密切相關的行業,所以需要政府以及學會團體應該在幾個方面給電源的發展方向作出指導。

      一、非隔離DC/DC技術迅速發展

      近年來,非隔離DC/DC技術發展迅速。目前一套電子設備或電子系統由于負載不同,會要求電源系統提供多個電壓擋級。如臺式PC機就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四種電壓以及待機的+5V電壓,主機板上則需要2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC中不可能給出這樣多的電壓輸出,而大多數低壓供電電流都很大,因此開發了很多非隔離的DC/DC,它們基本上可以分成兩大類。一類在內部含有功率開關元件,稱DC/DC轉換器。另一類不含功率開關,需要外接功率MOSFET,稱DC/DC控制器。按照電路功能劃分,有降壓的STEP-DOWN、升壓的BOOST,還有能升降壓的BUCK-BOOST或SEPIC等,以及正壓轉成負壓的INVERTOR等。其中品種最多,發展最快的還是降壓的STEP-DOWN。根據輸出電流的大小,分為單相、兩相及多相??刂品绞缴弦訮WM為主,少部分為PFM。

      在非隔離的DC/DC轉換技術中,TI公司的預檢測柵驅動技術采用數字技術控制同步BUCK,采用這種技術的DC/DC轉換效率最高可以達到97%,其中TPS40071等是其代表產品。BOOST升壓方式也出現了采用MOSFET代替二極管的同步BOOST的產品。在低壓領域,增加效率的幅度很大,而且正在設法進一步消除MOSFET的體二極管的導通及反向恢復問題。

      二、開關電源吹響數字化號角

      目前在整個的電子模擬電路系統中,電視、音響設備、照片處理、通訊、網絡等都逐步實現了數字化,而最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域了。近年來,數字電源的研究勢頭不減,成果也越來越多。在電源數字化方面走在前面的公司有TI和Microchip。TI公司既有DSP方面的優勢,又兼并了PWMIC專業制造商UNITRODE公司,該公司已經用TMS320C28F10制成了通訊用的48V輸出大功率電源模塊,其中PFC和PWM部分完全為數字式控制。現在,TI公司已經研發出了多款數字式PWM控制芯片。目前主要是UCD7000系列、UCD8000系列和UCD9000系列,它們將成為下一代數字電源的探路者。它們總體上既包括硬件部分,還要做軟件編程。硬件部分包括PWM的邏輯部分、時鐘、放大器環路的模數轉換、數模轉換以及數字處理、驅動,同步整流的檢測和處理等。

      目前在電源領域里的競爭主要還是性能價格的競爭,所以數字電源還有很長的路要走,然而電源領域的數字化的號角已經吹響了。

      三、初級PWM控制IC不斷優化

      有源箝位技術歷經十余年經久不衰,自從2002年VICOR公司此項專利技術到期解禁之后,各家公司開發的新型有源箝位控制IC如雨后春筍般涌現,給用戶提供了充分的選擇。

      控制早期有源箝位控制技術的TI,不僅保持了原有的UCC3580系列,又新開發了性能更優越的UCC2891-94,它采用電流型控制方式,綜合了高邊箝位、低邊箝位兩種控制方案,給出了全新的控制技巧。OnSemi先推出了低壓(100V)有源箝位的NCP1560控制芯片,隨后又推出了高壓應用的控制芯片NCP1280,它既解決了LCDTV等離子TV電源的要求,現在又直指下一代無風扇的PC機電源。

      美國NS公司的5000系列中專門有一款LM5025的有源箝位控制IC,連名不見經傳的Semtech公司也給出了有源箝位的控制芯片,型號是SC4910,可見其背后蘊藏著巨大的市場商機。直到最近TI公司又推出的有源箝位控制ICUCC2897,已經將有源箝位的PWM控制做到了完美無缺。而臺商飛兆公司則給出了最廉價的有源箝位控制IC,即SD7558和SD7559。

      在大功率領域,全橋移相ZVS軟開關技術在解決開關電源的效率上功不可沒。從TI公司的UC3875到UCC3895,再從Linear公司的LTC1922到LTC3722增加了自適應檢測技術,使全橋移相技術達到了頂峰。然而,在同步整流技術普遍應用的今天,它卻無法實現最佳的ZVS同步整流。因為全橋移相電路在本質上是屬于非對稱的,它無法實現完全的ZVS同步整流,由于其開啟和關斷過程總有一半是硬開關,因而效率比不上對稱電路拓撲的ZVS方式的同步整流。最新的科技成果應該是INTERSIL公司推出的PWM對稱全橋的ZVS控制IC-ISL6752。它既能控制初級側的四個MOS開關為ZVS工作狀態,又能準確地給出控制二次側的同步整流為ZVS工作狀態的驅動信號。采用這顆IC制作的400W的DC/DC再加上先進的功率MOSFET,轉換效率可達到95%。

      對于小功率的開關電源,則仍舊是反激變換器的PWM控制IC,但是它必須要能很好地解決二次側的同步整流的控制方式。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高壓AC/DC領域的佼佼者。若能再配上TI公司的反激變換器的同步整流控制IC-UCC27226,則能使它們成為幾乎完美無瑕的高效率電源。低壓DC/DC領域中的反激變換器控制IC中,Linear公司的LTC3806則是上乘之作。LTC3806不僅能控制好PWM,還給出準確的二次側同步整流驅動信號,是低壓小功率電源控制IC的杰作。

      綜上所述,開關電源設計時可以選擇最佳控制方式和最佳電路拓撲。大功率應該是全橋ZVS加上二次側ZVS同步整流,典型控制IC是ISL6752;中等功率到小功率應該是有源箝位正激變換ZVS軟開關配上二次側的預檢測柵驅動技術的同步整流;而小功率應該是配好同步整流的反激變換。當然,這里沒有絕對的界限,只是不同的條件下應該有相應的最佳選擇。

      四、同步整流技術實現高效

      從上世紀90年代末期同步整流技術誕生以來,開關電源技術得到了極大的發展,采用IC控制技術的同步整流方案已經為研發工程師普遍接受,現在的同步整流技術都在努力實現ZVS、ZCS方式的同步整流。

      從2002年美國銀河公司發表了ZVS同步整流技術之后,現在已經得到了廣泛應用。這種方式的同步整流系巧妙地將二次側驅動同步整流的脈沖信號調為比一次側的PWM脈沖信號的上升沿超前,下降沿滯后的方法實現了同步整流MOS的ZVS方式工作。最新問世的雙輸出式PWM控制IC幾乎都在控制邏輯內增加了對二次側實現ZVS同步整流的控制端子。例如:Linear公司的LTC3722、LTC3723,INTERSIL公司的ISL6752等。這些IC不僅努力解決好初級側功率MOSFET的軟開關,而且著力解決好二次側的ZVS方式的同步整流,轉換效率可達94%以上。

      在非對稱的開關電源電路拓撲中,特別是對于性能良好的正激電路或正激有源箝位電路,在二次側的同步整流中,為了實現ZVS方式的同步整流,消除MOSFET體二極管的導通損耗和反向恢復時間帶來的損耗,TI公司的專利技術“預檢測柵驅動技術”在控制芯片中增加了大量的數字控制技術,正激電路同步整流的控制芯片UCC27228的誕生使正激電路的效率達到了前所未有的高效率。

      再配合好初級側的有源箝位技術之后,使這種最新的電路模式既做到了初級側的軟開關ZVS方式工作,又解決了磁芯復位及能量回饋,減輕了功率MOSFET的電壓應力,還做到了二次側的ZVS最佳狀態的同步整流,綜合使用這兩項技術的中小功率的DC/DC變換器,其效率都在94%以上,功率密度也都能達到200W/in以上。

      五、專家觀點:能源緊缺急需節能政策出臺

      目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%,但是高端市場上幾乎沒有我們的份額。我國目前能源緊缺,而電源行業又是一個與能源消耗密切相關的行業,所以需要政府以及學會團體應該在幾個方面給電源的發展方向作出指導。

      首先,彩電電源的空載功耗。在城市里很多家庭晚上看完電視后,采用遙控關斷的方法關機,使電力白白消耗。這時彩電的空載損耗多在3.5W以上,歐洲標準是小于1W,日本標準是小于0.6W。

      第二,國內各個家電廠商對于電源的效率要求不高,只要求價格。例如,DVD生產商在外配電源適配器時,寧可選擇轉換效率不足80%,空載損耗1.5W的49元一臺的適配器,卻不愿意選擇轉換效率90%以上,空載損耗<0.6W的59元一臺的適配器。

      目前,我們國家的石油進口已經超過50%,仍舊是缺油大國,如果私家車再多一些,我們到哪里去弄石油?是否該用法律及政策去鼓勵企業和工程師多開發和生產高效率的電源呢?

    (審核編輯: 智匯李)

    聲明:除特別說明之外,新聞內容及圖片均來自網絡及各大主流媒體。版權歸原作者所有。如認為內容侵權,請聯系我們刪除。

    主站蜘蛛池模板: 华网,华网资讯,华网头条,华人网络家园 | 南京仁康体检--南京仁康门诊部有限公司 | 无锡市钧辉机械制造有限公司| 河北热风机,电热暖风机,燃油暖风机,工业暖风机厂家安装,批发-河北嘉鹏冷暖风机有限公司 | 乌兰察布市集宁牧田饲料科技有限公司-乌兰察布奶牛饲料|饲料原料加工|精品羊料 | 上海互动多媒体公司_上海触摸屏软件开发_上海互动投影开发_上海VR虚拟现实制作_上海全息投影制作_上海互动轨道屏制作—盟邑数字 上海浩斌信息科技有限公司RFID读写器,IC卡读卡器,手持机,数据采集终端,电力仓库管理软件开发,固定资产软件,纱管标签,试剂管理,RFID试剂柜,档案管理,档案柜,智能货架 | 烟台废旧物资回收,烟台废品回收,烟台物资回收-烟台金泰再生资源有限公司 | 移动石料破碎机-颚式锤式反击式破碎机设备厂家_山东.青州富康机械 | 专注客流统计,客流分析,人流统计系统,客流计数器-广州市天威电子科技有限公司 | 研线网-考研网-考研科目/时间/专业-研线网 | 气胀轴丨安全夹头丨电磁制动器丨纠偏系统丨磁粉离合器丨张力控制器厂家- 东莞天机通信科技有限公司 | 苏子富春品牌馆 抚顺市富春农业科技开发有限公司 抚顺特色农产品 抚顺市特色馆 | 烟台通风管道,烟台风机风管,烟台风阀-烟台福莱通风设备有限公司 烟台天昊矿业有限公司、滑石、滑石粉、微细粉、滑石矿-烟台天昊矿业有限公司 | 幼儿园设计公司/南昌酒店装修/办公室/餐厅/民宿/店面/展厅/装修设计公司-益昌装饰集团 | 卡压式管件_不锈钢卡压式管件_双卡压管件_不锈钢沟槽管件_承插焊管件_温州市中达阀门管件有限公司 | 矿用三环链|锻打/焊接三环链|矿车万能环|三环链销子-济宁卓力工矿设备有限公司 | 世界地图,卫星地图,99地图网,微笑如歌 - www.99ditu.com | 行域人才网-垂直行业领域招聘首选的专业人才网,分行业招聘就上行域人才网 | 小型环境空气质量连续监测系统-烟气排放连续监测仪(碳排放)-青岛明德环保仪器有限公司 | 永磁变频空压机-无油空压机-螺杆式空压机热能回收-空压机配套-空压机合同能源管理-维修保养-北京斯特兰压缩机有限公司 | 中婴网,推动母婴产业健康·可持续发展,婴童网络专业传媒,母婴网,360孕婴童网,婴童品牌,婴儿用品品牌,婴儿用品加盟店,母婴用品加盟店 | 中昕国际项目管理有限公司-官方网站 | 金属探测机_食品金属探测仪_食品金属探测器_广东善安金属检测机 金属剪切机,金属打包机,废钢剪切机,废铁压块机,金属压块机,废纸打包机,重废龙门剪,废钢龙门剪,箱式剪,液压剪切机-瑞顿机械装备制造江阴有限公司 | 苏州涂附磨具厂家-陶瓷磨具-树脂磨具批发-苏州磨料磨具-苏州远东砂轮有限公司 | 宿迁网站建设-宿迁做网站-宿迁网站制作-宿迁网络公司-宿迁网页设计-宿迁软件开发-宿迁新动力软件开发有限公司 | 蜀山人才网_蜀山招聘网_求职找工作平台 | 深圳潜水培训-潜水考证-公共安全潜水-救援潜水【深圳超潜潜水】 深圳汽车贴膜_深圳全车车身改色贴膜|UPPF隐形车衣官网 | 机器人码垛机-纸箱套袋机-水平缠绕机-贴标机-开箱机-装盒机-杭州贝立智能设备有限公司 | 在线BMI计算器 - 免费计算身体质量指数(BMI) | 氯化亚铜_氯化亚铜厂家_衡水丰亿工贸有限公司 | 山东邹平华强无纺布有限公司 | 长沙思辰仪器科技有限公司 | 无锡市一格机械设备有限公司【官网】| 无机纤维抗菌板-A级不燃纤维板-石英纤维板厂家-医疗抗菌板-浙江德耐姆 | 内蒙古天奇生物科技有限公司——OEM代工|ODM定制|原料供应|骨肽|片剂|胶囊剂|口服液 | 联动机-钻井转盘-滑动游车-河南思达瑞石油机械制造有限公司 | 洒水车|冷藏车|LED广告车|油罐车|道路救援车|垃圾车|程力专用汽车股份有限公司销售九分公司 | 碎料机_拌料机_吸料机_温控箱_烤料斗_模温机_东莞索亿塑料破碎机厂家 | 生物除臭塔_生物除臭箱_玻璃钢吸收塔_玻璃钢集气罩_-安丘恒业玻璃钢有限公司 | 网上配音_免费配音_广告专题配音_网络录音网站【海豚配音】 | 筱晓(上海)光子技术有限公司官网,MCT探测器,半导体激光二极管,中红外QCL激光器,光纤放大器,光电探测器 |