一是高頻化。為了實現電源高功率密度,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"變換和"振動-電壓"變換的性質傳送能量,其等效電路如同一個串并聯諧振電路,是功率變換領域的研究熱點之一。
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,必須設法改進電容器的性能,提高能量密度,并研究開發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、等效串聯電阻ESR小、體積小等。
電源系統中應用大量磁元件,高頻磁元件的材料、結構和性能都不同于工頻磁元件,有許多問題需要研究。對高頻磁元件所用磁性材料有如下要求:損耗小,散熱性能好,磁性能優越。適用于兆赫級頻率的磁性材料為人們所關注,納米結晶軟磁材料也已開發應用。
高頻化以后,為了提高開關電源的效率,必須開發和應用軟開關技術。它是過去幾十年國際電源界的一個研究熱點。
對于低電壓、大電流輸出的軟開關變換器,進一步提高其效率的措施是設法降低開關的通態損耗。例如同步整流SR技術,即以功率MOS管反接作為整流用開關二極管,代替蕭特基二極管(SBD),可降低管壓降,從而提高電路效率。
分布電源系統適合于用作超高速集成電路組成的大型工作站(如圖像處理站)、大型數字電子交換系統等的電源,其優點是:可實現DC/DC變換器組件模塊化;容易實現N+1功率冗余,易于擴增負載容量;可降低48V母線上的電流和電壓降;容易做到熱分布均勻、便于散熱設計;瞬態響應好;可在線更換失效模塊等。
現在分布電源系統有兩種結構類型,一是兩級結構,另一種是三級結構。
由于AC/DC變換電路的輸入端有整流元件和濾波電容,在正弦電壓輸入時,單相整流電源供電的電子設備,電網側(交流輸入端)功率因數僅為0.6~0.65。采用PFC(功率因數校正)變換器,網側功率因數可提高到0.95~0.99,輸入電流THD小于10%。既治理了電網的諧波污染,又提高了電源的整體效率。這一技術稱為有源功率因數校正APFC單相APFC國內外開發較早,技術已較成熟;三相APFC的拓撲類型和控制策略雖然已經有很多種,但還有待繼續研究發展。
一般高功率因數AC/DC開關電源,由兩級拓撲組成,對于小功率AC/DC開關電源來說,采用兩級拓撲結構總體效率低、成本高。
如果對輸入端功率因數要求不特別高時,將PFC變換器和后級DC/DC變換器組合成一個拓撲,構成單級高功率因數AC/DC開關電源,只用一個主開關管,可使功率因數校正到0.8以上,并使輸出直流電壓可調,這種拓撲結構稱為單管單級即S4PFC變換器。
電壓調節器模塊是一類低電壓、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。
電源的控制已經由模擬控制,模數混合控制,進入到全數字控制階段。全數字控制是一個新的發展趨勢,已經在許多功率變換設備中得到應用。
但是過去數字控制在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來,電源的高性能全數字控制芯片已經開發,費用也已降到比較合理的水平,歐美已有多家公司開發并制造出開關變換器的數字控制芯片及軟件。
全數字控制的優點是:數字信號與混合模數信號相比可以標定更小的量,芯片價格也更低廉;對電流檢測誤差可以進行精確的數字校正,電壓檢測也更精確;可以實現快速,靈活的控制設計。(華普諾變壓器)http://www.hpndz.com
電源設備的制造特點是:非標準件多、勞動強度大、設計周期長、成本高、可*性低等,而用戶要求制造廠生產的電源產品更加實用、可*性更高、更輕小、成本更低。這些情況使電源制造廠家承受巨大壓力,迫切需要開展集成電源模塊的研究開發,使電源產品的標準化、模塊化、可制造性、規模生產、降低成本等目標得以實現。實際上,在電源集成技術的發展進程中,已經經歷了電力半導體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無源元件(包括磁集成技術)等發展階段。近年來的發展方向是將小功率電源系統集成在一個芯 片上,可以使電源產品更為緊湊,體積更小,也減小了引線長度,從而減小了寄生參數。在此基礎上,可以實現一體化,所有元器件連同控制保護集成在一個模塊中。