開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)
電源設備的制造特點(diǎn)是:非標準件多、勞動(dòng)強度大、設計周期長(cháng)、成本高、可*性低等,而用戶(hù)要求制造廠(chǎng)生產(chǎn)的電源產(chǎn)品更加實(shí)用、可*性更高、更輕小、成本更低。這些情況使電源制造廠(chǎng)家承受巨大壓力,迫切需要開(kāi)展集成電源模塊的研究開(kāi)發(fā),使電源產(chǎn)品的標準化、模塊化、可制造性、規模生產(chǎn)、降低成本等目標得以實(shí)現。
實(shí)際上,在電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段。近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率電源系統集成在一個(gè)芯片上,可以使電源產(chǎn)品更為緊湊,體積更小,也減小了引線(xiàn)長(cháng)度,從而減小了寄生參數。在此基礎上,可以實(shí)現一體化,所有元器件連同控制保護集成在一個(gè)模塊中。
上世紀90年代,隨著(zhù)大規模分布電源系統的發(fā)展,一體化的設計觀(guān)念被推廣到更大容量、更高電壓的電源系統集成,提高了集成度,出現了集成電力電子模塊(IPEM)。IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測、執行等元件集成封裝,得到標準的,可制造的模塊,既可用于標準設計,也可用于專(zhuān)用、特殊設計。優(yōu)點(diǎn)是可快速高效為用戶(hù)提供產(chǎn)品,顯著(zhù)降低成本,提高可性。
提高開(kāi)關(guān)電源的功率密度,使之小型化、輕量化,是人們不斷努力追求的目標。電源的高頻化是國際電力電子界研究的熱點(diǎn)之一。電源的小型化、減輕重量對便攜式電子設備(如移動(dòng)電話(huà),數字相機等)尤為重要。使開(kāi)關(guān)電源小型化的具體辦法有:
一是高頻化。為了實(shí)現電源高功率密度,必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲能元件的體積重量。
二是應用壓電變壓器。應用壓電變壓器可使高頻功率變換器實(shí)現輕、小、薄和高功率密度。壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的“電壓-振動(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換的性質(zhì)傳送能量,其等效電路如同一個(gè)串并聯(lián)諧振電路,是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
三是采用新型電容器。為了減小電力電子設備的體積和重量,必須設法改進(jìn)電容器的性能,提高能量密度,并研究開(kāi)發(fā)適合于電力電子及電源系統用的新型電容器,要求電容量大、等效串聯(lián)電阻ESR小、體積小等。
電壓調節器模塊VRM電壓調節器模塊是一類(lèi)低電壓、大電流輸出DC-DC變換器模塊,向微處理器提供電源。
現在數據處理系統的速度和效率日益提高,為降低微處理器IC的電場(chǎng)強度和功耗,必須降低邏輯電壓,新一代微處理器的邏輯電壓已降低至1V,而電流則高達50A~100A,所以對VRM的要求是:輸出電壓很低、輸出電流大、電流變化率高、快速響應等。
實(shí)際上,在電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段。近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率電源系統集成在一個(gè)芯片上,可以使電源產(chǎn)品更為緊湊,體積更小,也減小了引線(xiàn)長(cháng)度,從而減小了寄生參數。在此基礎上,可以實(shí)現一體化,所有元器件連同控制保護集成在一個(gè)模塊中。
上世紀90年代,隨著(zhù)大規模分布電源系統的發(fā)展,一體化的設計觀(guān)念被推廣到更大容量、更高電壓的電源系統集成,提高了集成度,出現了集成電力電子模塊(IPEM)。IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測、執行等元件集成封裝,得到標準的,可制造的模塊,既可用于標準設計,也可用于專(zhuān)用、特殊設計。優(yōu)點(diǎn)是可快速高效為用戶(hù)提供產(chǎn)品,顯著(zhù)降低成本,提高可性。
提高開(kāi)關(guān)電源的功率密度,使之小型化、輕量化,是人們不斷努力追求的目標。電源的高頻化是國際電力電子界研究的熱點(diǎn)之一。電源的小型化、減輕重量對便攜式電子設備(如移動(dòng)電話(huà),數字相機等)尤為重要。使開(kāi)關(guān)電源小型化的具體辦法有:
一是高頻化。為了實(shí)現電源高功率密度,必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲能元件的體積重量。
二是應用壓電變壓器。應用壓電變壓器可使高頻功率變換器實(shí)現輕、小、薄和高功率密度。壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的“電壓-振動(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換的性質(zhì)傳送能量,其等效電路如同一個(gè)串并聯(lián)諧振電路,是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
三是采用新型電容器。為了減小電力電子設備的體積和重量,必須設法改進(jìn)電容器的性能,提高能量密度,并研究開(kāi)發(fā)適合于電力電子及電源系統用的新型電容器,要求電容量大、等效串聯(lián)電阻ESR小、體積小等。
電壓調節器模塊VRM電壓調節器模塊是一類(lèi)低電壓、大電流輸出DC-DC變換器模塊,向微處理器提供電源。
現在數據處理系統的速度和效率日益提高,為降低微處理器IC的電場(chǎng)強度和功耗,必須降低邏輯電壓,新一代微處理器的邏輯電壓已降低至1V,而電流則高達50A~100A,所以對VRM的要求是:輸出電壓很低、輸出電流大、電流變化率高、快速響應等。
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