中频电源

2024-04-18

中频电源(精选6篇)

篇1:中频电源

TCO中频电源短路故障处理总结报告

一、短路故障发生经过

2011年08月19日,设备人员在TCO车间巡检过程中发现车间有一股淡淡的烧焦味道,同时,还发现有一台中频AE电源损坏。我们测量损坏AE电源的供电电压在300VAC以上,判断电压异常;检查中频电源的供电变压器,发现其三相220VAC输出端子中有两相对零线电压是300VAC,另一相电压是60VAC,并且这两相输出端子有烧黑的迹象,判断变压器输出异常;关断变压器前端电源,用万用表测量变压器各相绕组电阻值均正常,即变压器正常。测量变压器输出线与地线电阻值,C相对地只有几十欧姆阻值,通过这些测量数据,初步判断中频AE电源损坏及变压器端子烧黑的故障原因是由于变压器输出侧C相绕组对地短路而引起。

二、短路故障处理过程

1、损坏的中频AE电源处理

关闭中频供电电源断路器,拆除损坏了的中频AE电源,用绝缘胶带把拆下线头包扎好。因TCO设备尚在保修期内,所以我们把损坏的中频AE电源寄往湖南宏大真空公司免费维修。

2、短路故障查找及处理

我们把变压器输出侧C相拆开,把C相连接到各中频电源的12组电源线全部拆除,并且分别作好绝缘处理,然后用万用表一根一根的测量查找短路点,发现有一根电源线在电柜顶部有对电柜外壳短路现象,我们用绝缘胶带把短路点包扎好,并且把电柜顶部所有可能将发生短路的地方都用5MM厚的橡胶皮绝缘隔离好。

3、变压器接线头处理

更换烧黑的电木板,更换氧化的连接镙杆和镙母,打磨铜接线头接触面,把变压器柜子门盖改换成网状开孔门盖,有利于变压器的散热。这里面的有些工作已经完成,有些工作要等到请购备件购回后才能完成。

三、短路故障原因分析

中频AE电源柜顶位置电源线绝缘层有破损,直接与柜体短路,使变压器的零线上产生很大的电流,变压器输出侧零位电势发生偏移,致使其余两相没有短路的输出对零线电压升高达到300VAC(正常电压220VAC),从而烧坏了一台中频AE电源。幸运的是这次故障发现及时,没有造成更多的中频AE电源损坏。

四、类似故障的预防措施

1、定期巡检各电源电缆线绝缘状况和测量电缆线温度;

2、加大设备点检巡检力度,把一些设备故障消灭在萌芽状态; 3、把设备的一些薄弱点进行改进,增强设备的稳定性; 4、加强设备维护人员的培训,提高维修质量和维修效率。

篇2:中频电源

ATX规范是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准,ATX是英文(AT Extend)的缩写。ATX电源规范经历了ATX 1.1、ATX 2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V系列等阶段。

从P4开始,电源规范开始使用ATX 12V 1.0版本,它与ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电,而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压,将获得比+5V电压大许多的高负载性,以此解决P4处理器的高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为CPU增加了单独的4Pin电源接口,利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。此外,ATX 12V 1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等做出了相应规定,确保了电源的稳定性。Intel在4月,发布了新的ATX 12V 1.3规范。新规范除再次加强电源的+12V输出能力外,为保证输出线路的安全,避免损耗,特意制定了单路+12V输出不得大于240VA的.限制。而考虑到环保节能的需要,ATX 12V 1.3规范中还规定了电源的满载转换效率必须达到68%以上,这就要求电源厂商必须通过加装PFC电路来实现。同时新规范还为当时崭露头角的SATA硬盘提供了专门的供电接口。

,随着PCI-Express的出现,带动显卡对供电的需求,因此Intel推出了电源ATX 12V 2.0规范。这一次,Intel选择增加第二路+12V输出的方式,来解决大功耗设备的电源供应问题。电源将采用双路+12V输出,其中一路+12V仍然为CPU提供专门的供电输出。而另一路+12V输出则为主板和PCI-E显卡供电,以满足高性能PCI-E显卡的需求。由于采用了双路+12V输出,连接主板的主电源接口也从原来的20针增加到24针,分别由12×2的主电源和2×2的CPU专用电源接口组成。虽然接口连接在了一起,但两路+12V电源在布线上是完全分开,独立输出的。这样高版本的电源可以将主电源24针分成20+4两个部分,兼容使用20针主电源接口的旧主板。除此之外,ATX 12V 2.0规范还将电源满载转换效率的标准提升至80%以上,进一步达到环保节能的要求,并再次加强了+12V的电流输出能力。在制订了ATX 12V 2.0规范后,Intel又在其基础上进行了ATX 12V 2.01、ATX 12V 2.03等多个版本的小修改,主要提高了+5VSB的电流输出要求。5月起,Intel又推出了ATX 12V 2.2规范,相比之下,新版本并没有太大变化,主要是进一步提高了最大供电功率。

选购电源的时候应该尽量选择更高规范版本的电源。首先高规范版本的电源完全可以向下兼容。其次新规范的12V、5V、3.3V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求,例如ATX 12V 2.0规范在即使总功率相同的情况下,将更多的功率分配给12V输出,减少了3.3V和5V的功率输出,更适合最新的计算机配件的需求。此外高规范版本的电源直接提供了主板、显卡、硬盘等硬件所需的电源接口,而无需额外的转接。当然,也有例外的时候,比如一套旧的系统,并且恰巧对3.3V和5V的功率要求非常高,那么也许需要购买旧规范的电源。

篇3:中频电源与负载的匹配

关键词:阻抗匹配,输出额定功率

匹配包括频率匹配和阻抗匹配, 中频电源的工作频率是由工作负载LC的固有频率决定的, 负载电路参数的变化, 使中频电源工作频率变化, 可通过频率自动跟踪系统解决。而在实际加热过程中, 负载阻抗变化比较复杂, 下面着重分析。

感应器是电能转为热能的元件, 当感应器内通过中频大电流而产生强磁场, 在被加热工件中感应出很大涡流, 可看做一个变压器, 感应器可视原边绕组, 被加热工件可视为副边绕组。这样就可以利用变压器的观点, 来等效描绘电路, 在不考虑线路上的电阻和电抗影响的情况下, 感应加热器的负载等效电路, 如图1所示, 其中r1、x1表示感应器的电阻与电抗, x12表示互感抗r2、x2表示加热工件的电阻与电抗。

当外加中频电源电压为U时, 可列出下列方程式:

负载阻抗

中频感应加热的负载, 虽然可以近似相当于一个变压器, 但其参数与一般变压器却不大相同, x1相当大, 并且在加热过程中x12以及x2、r2都有很大变化, 为了便于分析, 可将图1等效电路简化成电阻、电抗并联形式如图2所示。串联电路的等效阻抗。

从图7-1等效电路可知:

两 (3) 、 (4) 对比可得

对于普通并联谐振的电源, 实际电路当中是感应器与补偿电容组成的并联振荡电路。

按此可得:

实际工作中ωls>>rs;

其中

实际工作在谐振状态时L>>r;

由此式可知, 影响阻抗有三个因素如下。

(1) 电阻rS, 由温度变化引起阻值变化。但在磁性变态点之前变化剧烈, 在磁性变态点之后趋于稳定。

(2) 补偿电容c。

(3) 负载电感Ls变化与两个因素有关。

(1) 与磁导率μ有关, 在磁性变态点之前变化明显, 在磁性变态点之后趋于稳定。

(2) 与炉料结构有关, 新炉炉衬越厚, 漏磁越大, LH越大, 旧炉炉衬越薄, 漏磁越小, LH越小, 从实际工作角度看, 在磁性变态点之前, rs及Ls变化引起阻抗的变化可通过调整直流电压加以解决, 并且这段时间较短, 大部分时间在磁性变态点之后, 也就是负载电感Ls及电磁导率µ引起的变化趋于稳定, rs趋于稳定, 仅讨论新套炉衬和使用到后期的炉衬其内径尺寸较大的变化引起阻抗明显的变化。使电源达不到额定输出功率, 延长了熔炼时间, 增加了电能消耗。

解决办法, 当新炉炉衬较厚时, 漏磁较大, LH较大, 将引起Z升高, 据公式

为使Z0↓则相反增加补偿电容至阻抗匹配。

当旧炉炉衬较薄时, 漏磁较小, L4也较小, 将引起Z0降低, 据公式为了使Z0↑, 则相应减少补偿电容至阻抗匹配。

参考文献

[1]晶闸管中频电源装置.无锡电炉厂, 1984.

篇4:中频电源

时代的发展推动各项技术的变化,为了通信电源的安全,很多的通信工作者都在不停地努力进行着研究和尝试。通过电源工以保障通信电源的安全,是对保障通信电源安全的一种具有较高可行性的新探索。

通信电源的作用

通信电源通常被称为通信设备的“心脏”, 在通信网中具有无可比拟的重要地位。通信电源的基本任务是向通信设备提供不间断的、符合质量要求的电能,作为通信网的“血脉”,它是确保通信畅通的必要条件。在铁路现代化发展趋势下,确保通信电源的安全对保证铁路通信的安全尤为重要。可以说,在通信设备的设计、操作、使用方面,电源均发挥着控制和导向作用。

铁路通信是以铁路运输生产为目的、以铁路安全为重点的技术行业。铁路通信受近几年来铁路现代化发展的要求和影响,正对其传统的铁路传输网、接入网、电话交换网、调度通信网进行系统的优化和技术革新。根据铁路信息化规划和新业务要求,铁路通信也正按照数字化、网络化、综合化原则,积极推动铁路通信网的优化和建设,提高铁路通信对铁路信息化的适应能力,以推动新型通信业务在铁路中的应用,从而为运输生产提供现代化信息通信手段。目前综合数据通信网、干线调度和区段调度联合网、GSM—R移动通信网、客服和安全监控平台、应急救援指挥通信系统也都正逐步在被规划并建设实施,这既给铁路通信提供了机遇,也给铁路通信提出了新的挑战。但无论何种通信系统都需要稳定、安全、可靠的电源来作为坚实基础与根本保障,因此,电源的根本保障作用是不可动摇的。

铁路通信电源维护状况

铁路通信在从铁路分离转为铁通时,通信所属的大部分工种发生了很大变化,原铁路电务段时期的电源工就是在这个时期被分流取消的。直至今日,原电源工所负责工作由通信工区的通信工来负责完成,通信工成了一个任务广而杂的工种。

通信工区的主要职责是:1.负责管内通信设备、通信线路及区间通话柱等的维护管理、日常巡检;2.负责管内通信设备故障检修、换盘及送修;3.参与大通道中断修复工作;4.参与应急抢险通信、专特运通信的设备安装、开通及值守;5.配合专用通信维护中心(区域维护站)完成专用通信全程电路的测试和检修;6.定期上报各种统计报表;7.编制设备台帐并定期修改;8.实行工区值班制度;9.完成上级交办的临时任务。

通信工的岗位职责是:1.在专职工程师和技术员的领导下,具体负责管内各条线路、各种专用通信设备维护工作;2.按时完成个人月维修计划,填写作业记录表;3.参加专用通信重点整修;4.参加专用通信设备运用质量检测和提高工作;5.参加管内专用通信设备的故障处理;6.能熟练使用专用工具、仪表,能分析处理一般设备故障;7.参加管内应急抢险通信和大通道中断修复工作;8.完成上级交办的其他工作。

在铁路通信领域,要确保通信电源的安全需要做好以下几个方面的工作:全面抓好通信电源、机房专用空调及机房环境监控系统的维护工作;抓好对交直流配电设备、高频开关电源、UPS电源、逆变器、 供电线路、发电机组、整流设备、蓄电池组、接地防雷装置等的维护工作;掌握好中间站或无人机房的电源供电方式、通信机房动力环境监控单元的基本功能、阀控式铅酸蓄电池基本工作原理,熟练开关电源的参数修改和设置、开关电源与动环监控的连接、开关电源系统的特性和规格以及操作安全须知等基本技能。

以上这些工作需要具体落实到细处、深处,件件不可放松警惕。在实际任务分配中,这些工作由通信工负责,但由于他们的任务过广过杂,对这些工作也仅仅是懂而不专,很难做到面面俱全。随着高铁的发展、闭塞区段的增长以及无人机房的增多,电源安全问题越发凸现,笔者对此也备感担忧。

如何让所有电源设备始终保持其机械性能良好、电气特性良好、运行稳定而可靠,保持技术资料、原始记录及测试记录齐全,如何能及时地进行应急预案和应急处理操作,这需要有专门的专业维护人员来进行科学地管理和维护。这类人员就是新形势下应运而生的电源工。在经过铁路通信几次大的改革、原有的电源工已被取消后,而今在铁路新形势的发展下,期待技术结构更全面的新型电源工出现,并对电源工的技能水平有了更高的要求。同时电源工已逐步成为当前铁路通信领域一个急需的工种,让电源工来确保通信电源的安全也是形势所需。

专业人员确保安全

对于目前铁路安全发展要求,尤其是近年来铁路通信回归铁路系统后,通信通畅和安全在确保铁路安全顺利运作方面的至关重要作用,越来越受到重视和关注。在“7·23甬温线特别重大铁路交通事故”和“9·29铁道部召开的‘坚定不移地推进铁路安全发展、科学发展’的全路电话会议”后,铁路通信的安全越来越严格,要求不能出半点差池。按照指示,相关部门采取了诸多有力措施以保障通信安全。为保证通信安全而确保铁路安全,铁路通信电源已由交流进线的转换与分配、直流变换与分配、UPS系统、逆变器、后备发电机组、空调设施、防雷接地保护、机房环境监控、蓄电池组、整流设备等组成了一个完整的电源系统,对铁路通信系统起着强有力的支撑。大部分的电源设备即将被高效节能型并且具有网络化、数字化功能的设备所替换,它们的技术要求都是全新的,需要按新的维护规程、技术规范和安全操作来进行日常维护、故障的处理和应急预案操作,这时就是专业的从事人员——电源工出场来确保通信电源安全的时候了。

篇5:开关电源和模拟电源的区别

模拟电源:即变压器电源,通过铁芯、线圈来实现,线圈的匝数决定了两端的电压比,铁芯的作用是传递变化磁场,(我国)主线圈在50HZ频率下产生了变化的磁场,这个变化的磁场通过铁芯传递到副线圈,在副线圈里就产生了感应电压,于是变压器就实现了电压的转变。

模拟电源的缺点:线圈、铁芯本身是导体,那么它们在转化电压的过程中会由于自感电流而发热(损耗),所以变压器的效率很低,一般不会超过35%。

音响器材功放中变压器的应用:大功率功放需要变压器提供更多的功率输出,那么,只有通过线圈匝数的增加、铁芯体积的增大来实现,匝数和铁芯体积的增加就会加重其损耗,所以,大功率功放的变压器必须做的非常大,这样就会导致:笨重,发热量大。

开关电源:在电流进入变压器之前,通过晶体管的开关功能,将我们通常50HZ的电流频率提升到数万HZ,在这么高的频率下,磁场变化频率也达到几万HZ,那么,就可以减少线圈匝数、铁芯体积获得同样的电压转化比,由于线圈匝数、铁芯体积的减少,损耗大大降低,一般开关电源效率达到90%,而体积可以做的非常小,并且输出稳定,所以开关电源具有模拟电源难以达到的优点。

(.开关电源也有自己的不足,如输出电压有纹波及开关噪声,线性电源是没有的)

音响器材-功放中开关电源的应用:开关电源的描述过程中已经表明开关电源的优势,所以即使是大功率功放,开关电源一样可以做的很精细、小巧,目前国内的数字功放以深圳崔帕斯数字音响设备公司的数字功放最为领先,他们目前已经发展到T类纯数字功放,并且下一代S类功放也在研发中了,具体请参看如下资料:

数字电源

在简单易用、参数变更要求不多的应用场合,模拟电源产品更具优势,因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现,而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中,数字电源则具有优势。此外,在复杂的多系统业务中,相对模拟电源,数字电源是通过软件编程来实现多 方面的应用,其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数,优化电源系统。通过实时过电流保护与管理,它还可以减少外围器件的数量。

在复杂的多系统业务中,相对模拟电源,数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用,其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数,优化电源系统。通过实时过电流保护与管理,它还可以减少外围器件的数量。

数字电源有用DSP控制的,还有用MCU控制的。相对来讲,DSP控制的电源采用数字滤波方式,较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。

数字电源有什麽好处它首先是可编程的,比如通讯、检测、遥测等所有功能都可用软件编程实现。另外,数字电源具有高性能和高可靠性,非常灵活。

干扰:单片机中数字和模拟之间,因为数字信号是频谱很宽的脉冲信号,因此主要是数字部分对模拟部分的干扰很强;不仅一般都采用数字电源和模拟电源分开、二者之间用滤波器连接,在一些要求较高的场合,例如某些单片机内部的AD转换器进行AD转换时,常常要让数字部分进入休眠状态,绝大部分数字逻辑停止工作,以防止它们对模拟部分形成干扰。如果干扰严重,甚至可以分别用两个电源,一般用电感和电容隔离就行了.也可以将整个板子上数字和模拟部分的电源分别联在一起,用分别的通路直接接到电源滤波电容的焊点上.如果对抗干扰要求不高,也可以随便接在一起.(1)如果不使用芯片的A/D或者D/A功能,可以不区分数字电源和模拟电源。

篇6:中频电源

时间:2013春季学期班级:学号:姓名: 当今电源产业及电源技术的发展趋势

摘要:电力电子技术的发展带动了电源技术的发展,而电源技术的发展有效地促进了电源产业的发展。迄今为止电源已成为非常重要的基础科技和产业,并广泛应用于各行业,其发展趋势为高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化。同时,封装结构、外形尺寸日趋国际标准化,以适应全球一体化市场的要求。

关键词:发展趋势;电源产业;标准化

一、速向多元化技术发展

电源设备用以实现电能变换和功率传递,是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代,上述各行各业都在迅猛地发展,发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。如节能、节电、节材、缩体、减重、防止污染,改善环境、可靠、安全等。这就迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索,并利用各种相关技术,做出合格电源产品,以满足各行各业的需求。显然,电源技术的发展将带动相关技术的发展,而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业,占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。

二、价格比是赢得市场占有率的永恒主题

产品价格、性能指标、品牌效应及使用寿命一直是用户最关心的问题。纵观国内外几家知名电源厂商及世界顶级电源供应商都面对同样的压力,即价格之争、性能拼比、产品的精益求精以至艺术化竞争,特别是在信息时代,由于信息网络给用户带来网上定货采购的可能,这使产品价格变得日趋公开,迫使每个电源供应商苦思冥想寻求降低成本的一系列措施,尽量提高性价比,以赢得市场占有率。

1、用户最关注的性能指标

电气性能指标:除特种电源外,一般线性和开关电源均有数十项指标,但最常提及的指标有输出电压精度、电网调整率、负载调整率、温度系数、输出纹波及噪声、输入反射纹波电流、输入共模噪声电流、保护性能及效率等。上述指标必须用合格的测试设备与标准的测试方法,经测试合格后交给用户。需要指出的是,各项性能指标以满足用户要求为宜,不必过分追求高指标而无形地增大电源的体积、重量和成本。

可靠性、安全性与质量:质量是企业的生命线,纵观改革开放以来,我国企业的发展史,无不说明质量在企业的兴衰中起着举足轻重的作用,尤其在我国加入WTO后,电源设备必将进入国际市场,大家必须遵从国际贸易协定的共同准则,必须加快融入全球一体化的步伐。企业必须接受安全、质量体系等种种标准化规范的认证。当今的电源企业决不能把质量狭义地理解为企业的产品质量,而应广义地理解为企业的全面质量。因此,企业应按ISO9000标准进行质量认证,明确自己企业的质量目标和质量方针,对全员进行质量教育,把产品质量贯穿于设计、生产和用户服务的全过程,生产出技术先进、质量保证的优质产品,供应国内外市场。

关注EMC设计水平:电磁兼容是研究在有限空间、时间以及频谱资源条件下,各种电气、电子设备可以共存,并不引起性能降低的专门学科。它是伴随着无线电电子学中高频、特高频应用的发展而发展起来的。电磁兼容其实质含义是,一方面设备或系统产生的电磁骚扰,不应对周围设备造成不能承受的干扰,也不应对周围环境造成不能承受的污染;另一方面设备或系统对来自周围环境中的电磁干扰应具有足够的抗御能力。要做到这些,相当困难,设计者必须通过学习和大量的实践,深刻认识电磁兼容的真正含义和产生干扰的途径,采取有效措施进行EMC设计。如:加电网滤波器,采取无源补偿方案,以有效地抑制传导干扰;加各种屏蔽措施,以抑制辐射干扰;加RC吸收网络于电路的适当部位以吸收开关尖峰;利用各种软开关技术,保证开关器件在零电压下导通,零电流下关断,以减小过高的电流、电压梯度所带来的严重电磁干扰;合理设计印制板,合理的地线布局等都会减小电磁干扰。总之,电磁兼容技术发展很快,用户对电磁兼容的要求也会愈来愈高,值得电源供应商倍加注意。

齐全的保护功能:目前,电源中所使用的功率器件价格较贵,其控制电路也比较复杂,另外,电源的负载中一般都含有大量的集成化程度很高的器件,这些器件一般耐受电、热、冲击能力都较差,因此,电源的保护应兼顾本身和负载的安全。目前保护的种类很多,如:极性保护、程序保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。由于电源的种类很多,用途各异,所以,对保护的要求也各有侧重,具体保护的设置应按具体要求而定。电源中加了保护电路后,势必增加元器件,反过来又会影响系统的可靠性,为此要求保护电路本身的可靠性一定要高,以提高整个系统的可靠性,进而提高电源本身的MTBF,这就要求保护的逻辑严密,电路简单,元器件最少,除此而外还要考虑所保护电路本身出现故障的维修度,确保电源的正常工作和高可靠性。

2、降低成本的主要途径

降低成本的主要途径如下:采用先进的产品设计管理模式,尽力缩短产品研发周期;

加强全员质量意识,把产品质量贯穿于设计和生产的全过程,力争产品一次合格率100%,确保合同履行率100%与顾客满意度100%;电源产品的性能以满足用户为宜,不须过分地追求高指标并合理地选择元器件、原材料,尽可能地降低成本;重视人才资源管理,走以人为本的路子,不但要培养、尊重和爱护人才,还要合理地安排和使用,有效地发挥其作用,绝不浪费人才资源;以最大的信息量和信誉度加大市场占有率和资金回收率。

三、高频、高效、低压大电流化、标准化是开关电源的发展趋势

1、封装结构上正朝着薄型和超薄型方向发展

以前标准模快的高度是12.7mm(0.5英寸),最近已下降到9.53mm(0.375英寸),一般客户要求薄型封装尺寸为7.5mm(0.295英寸),8.5mm(0.335英寸),10mm(0.394英寸)。外形尺寸趋于国际标准化尺寸,多为1/

8、1/

4、1/

2、3/4和全砖式结构,输出端子相互兼容的设计日趋明显。模块内部控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC/DC变换器比隔离式增长速度快,分布式电源比集中式电源发展快。

2、低电压大电流化

随着半导体工艺等级未来十年将从0.18μm向50nm迈进,芯片所需最低电压最终将变为0.6V,但输出电流将朝着大电流方向发展。

3、高效化

应用各种软开关技术,包括无源无损软开关技术、有源软开关技术(如ZVS/ZCS谐振、准谐振)、恒频零开关技术、零电压、零电流转换技术及目前同步整流用MOSFET代替整流二极管都能大大地提高模块在低输出电压时的效率,而效率的提高使得敞开式无散热器的电源模块有了实现的可能。这类模块是当今世界模块发展的潮流,必将得到广泛应用。随着器件性能的改变,电源效率即将达到92%(5V)、90%(3.3V)、87.5%(2V)。

4、电流和高密度化

1991年高功率密度定义为每立方英寸输出功率25W,以后逐年增加,1994年为每立方英寸36W,1999年为每立方英寸52W,到2001年为每立方英寸96W,现在每立方英寸达数百W。在全球范围内高功率密度直流转换模块市场以每年16.8%的增长速度向前发展。输出电流将增长到半砖80A、1/4砖50A。目前,日本TDK公司推出新一代分布式隔离型DC/DC转换器,其参数为1/4砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流27A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸236W;1/8砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流13.5A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸214W。

5、频化

为了缩小开关电源的体积,提高电源的功率密度并改善动态响应,小功率DC/DC变换器的开关频率已由现在的200kHz~500kHz提高到1MHz以上,但高频化又会产生新的问题,如开关损耗以及无源元件的损耗增大,高频寄生参数的影响以及高频电磁干扰增大等。

四、流电源产品离不开先进的元器件及先进的工艺

1、器件的发展是电源技术发展的基础

功率MOSFET是目前最快速度的功率器件。目前较先进的水平电压可达1200V,电流可达60A,频率可达2MHz,导通电阻可达0.1Ω左右。提高器件耐压,同时减小其导通电阻仍是今后MOSFET的主要研究方向。

绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的电力电子器件,它的控制极为绝缘栅控场效应晶体管,输出极为PNP双极功率晶体管,因而具有两者的优点,而克服了两者的缺点。目前耐压可达6.5kV,电流可达1.2kA,今后的主攻方向仍是扩大容量,减小内阻,以减小导通损耗。由于IGBT经常工作在高频、高压、大电流状态下,又由于电源作为系统的前级,易受电网波动、雷击影响,容易损坏,故IGBT的可靠性直接影响电源可靠性,所以,在选择IGBT时,除作降额考虑外,对IGBT的保护设计也极为重要。

IGCT是GTO的更新换代产品,它应用了分布集成门极驱动,浅层发射极等技术。器件的开关速度有一定提高,同时减少了门极驱动的功率,应用方便,IGCT的出路仍然是高电压、大容量。

2、器与磁性元件

随着电力电子技术的发展和成熟,人们逐渐认识到磁性元件不仅是电源中的功能元件,同时其体积、重量、损耗在整机中也占相当比例。据统计,磁性元件的重量一般是变换器总重量的30%~40%,体积占总体积的20%~30%,对于模块化设计的高频电源,磁性元件的体积、重量所占的比例还会更高。另外,磁性元件还是影响电源输出动态性能和输出纹波的一个重要因素。因此,要提高电源的功率

密度、效率和输出品质,就应对减小磁性元件的体积、重量及损耗的相关技术进行深入研究,以满足电源发展的需要。

对于低、中频电源的变压器,建议采用R型变压器,其特点是损耗低,体积小,无噪声,抗干扰能力强。目前发展状况是单相功率范围已扩展到1VA~100kVA,三相功率范围已扩展到315kVA。未来主攻的方向是设法克服应用中冲击电流比较大的缺点。

对于高频变压器,主要用于各种形式的开关电源,频率为20kHz~500kHz,功率可做到数十kW,所用材料主要是非晶、微晶、超微晶、软磁铁氧体材料。当变压器工作频率大于700kHz时,变压器中的涡流损耗将急剧增加,约占总损耗的80%,为减小其损耗,必须在功率铁氧体材料中加纳米添加剂,从而出现了用纳米晶软磁合金和纳米晶磁材制成的各种变压器。当前比较好的有日本TDK公司、FDK公司所提供的高频磁芯和德国VAC公司所推出的超微晶磁材,这种磁材具有非常高的初始导磁率,一般高达几万,而材料所使用的频率为300kHz~1MHz,中心频率为500kHz。

目前,磁性材料最高工作频率可达1.5MHz,这就是我国浙江天通公司所研制的MnZn铁氧体TP5A材料。以上这些材料所制成的变压器有贴片式变压器、印制焊接式变压器、变压器模块、各种形式的分体式变压器、插入式变压器、PCB平面变压器及多层线路板平面变压器。而平面多层变压器,目前佩顿公司已能提供功率为5~25kW,频率为50kHz到2MHz的一系列PM产品,预计最近几年电源变压器需求旺盛,已成为迅速发展的热门产品,而电子变压器未来发展的目标是轻量、高效、高密度化,电源变压器发展的目标是表面安装、高功率和高压化。

3、成技术的发展和应用

所谓磁集成技术,就是将变换器中的两个或多个分立磁体绕制在一副磁芯中,从结构上集中在一起。集中后的磁件拟称为集成磁件,通过一定的耦合方式,合理的参数设计,能有效地减小磁体的体积和损耗。在一定应用场合,还可以减小电源输出纹波,提高电源输出的动态性能。另外,磁集成技术明显能减小连接端,可有效地减少大电流场合端子的损耗。

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