1、 1 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 开关电源的研究分析 摘要 ： 随着电力电子技术的逐渐发展，开关电源技术也逐渐成熟。开关电源以其小体积、高效率、低成本的优势逐渐代替了线性电源走进市场。 关键词 ：开关电源； PWM 调制； MOSFET开关管；电源 1 引言 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，电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。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、电力检测设备电源、控 制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅
2、速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（ PWM）和 MOSFET 构成。开关电源比普通的线性电源效率高开关电源的发展与应用在节约能源。及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，开关电源比普通线性电源体积小，轻便化，更便于携带。 2 开关电源国外发展 1955 年美国罗耶（ GH.Roger）发明的自激振荡 推挽 晶体管变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端， 1957 年美国查赛（ Jen Sen）发明了自激式推挽双
3、变压器， 1964 年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了 1969 年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了 25 千赫的开关电源。 总的来说，开关电 源经历了四个发展阶段。早期的开关电源全部由分立元件构成，不仅开关频率低，效率不高，而且电路复杂，不易调试。在 20 世纪 70 年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源的控制电路实现了集成化。 20 世纪 80 年代问世的单片开关电源稳压器，随着各种单片开关电源集成电路的问世。 AC/DC 电源变换器的集成化变为现实。随着全球对能源
4、问题的重视，电子产品的耗能问题将越来越突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统改的线性稳压电源虽然电路结构简单，工作可靠，但他存在着效率低，体积大，铜铁消耗量大，工作温 度及调整范围小的缺点。 3 开关电源国内发展 2 我国的开关电源设计、研制和生产开始于 20 世纪 60 年代初期，到 60 年代中期进入了实用阶段。70 年代初期开始、研制、和生产无功率降压变压器的开关电源。 1974 年研制成功了我国第一台工作频率为 10KHZ、输出直流电压为 5V 的无工功率降压变压器的开关电源。虽然这些年我国取得了进步但和发达国家相比，我国的技术还很落后。由于我国的半导体技术
5、与工艺跟不上时代发展，导致我国自己研制和生产的无工频降压变压器的开关电源关键器件，如开关晶体管，高频开关变压器磁性材料都是国外的，因此 ，我们最根本的问题是要提高我国的半导体技术和工艺。 4 开关电源的优点 1） 小型化、薄型化、轻量化、高频化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件决定， 因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效的减小电容、电感、及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，因此高频化是开关电源的主要发展方向。 2） 高可靠性。开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍，因此降低了可靠性。从寿命角度出发，电解
6、电容，光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要 从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度，采用模块化技术可以满足分布式电源系统的需要提高系统的可靠性。 3） 低噪音。开关电源的缺点之一是噪声大，单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪音，所以尽可能降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。 5 开关电源的缺点 开关电源存在较为严重的开关干扰，开关稳压电源中，功率调整开关晶体管 V 工作在状态，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖锋干扰和谐振干扰这些干扰如果不采用一定的措施进行抑制、消除和屏蔽， 就会严重的影
7、响整机正常工作，此外由于开关电源振荡器没有工频变压器的隔离，这些干扰就会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。 参考文献 1 林维明，林慧聪，陈学清 .单芯片 DC-DC 集成开关电源现状及其发展 J.2006 中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要 .2006,09,01： 3 4. 2 中村茂，徐 蓓娜 . 开关电源的最新动向 J.电讯技术 .1992,05（ 1）： 11 20. 3 张占松 ,蔡宣三 .开关电源的原理与设计 M.北京 :电子工业出版社， 2001 年 . 4 侯清江 ， 张黎强 ， 许栋刚 . 开关电源的基本原理及发展趋势探析 J
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