1、毕业论文文献综述 电子信息工程 开关电源的发展与应用 摘要： 本文介绍了开关电源 (power switching power1 )的产生、发展及趋势，特点和应用领域 。开关电源不仅具备 电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点 ，而且容易对应较宽的输入电压范围，在各领域都有广泛的应用。 关键词： 开关电源 ;高频 ;DC-DC; 1.引言 开关电源主要由 220V交流电压整流及滤波电路、功率因数校正电路、 DC DC变换器三大部分组成 2。它是在电子、通信、电气、能源、航 空航天、军事以及家电等领域应用 非常广泛的一 种电力电子装置。 随着 ULSI芯片尺寸不断减小，电源的
2、尺寸与微处理器相比要大得多；航天，潜艇，军用开关电源以及用电池的便携式电子设备 (如手提计算机，移动电话等 )更需要小型化，轻量化的电源。因此对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量要小。此外要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。 3 2.开关电源的发展 开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前，许多控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加，功能越来越强，他们的体积却越来越小， 因此迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这就成了开关电源技术发展的强大 动力。 4 开关电源频率要高这样动态响应才能陕，配合高速微处理
3、器工作是必须的；也是减小体积的重要途径；体积要减小，变压器电感、电容都要减小体积；效率要高，产生的热能台减少，散热会容易，容易达到高功率密度。 5 新型电力电子器件的发展给开关电源的发展提供了物质条件。在 20世纪 60年代末， 巨型晶体管 (GTR)的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。在 20世纪 80年代， IGBT的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在 中大功率直流电源也得以发挥。在 20世纪 80年代后 20年为了解决电磁干扰问题， 出现了软开关技术开关电路。随后在 20世纪 90年代，为了提高开关电源的功率因数， 出现了功率因数校正技术 (PFC)。 4 3.开关电源的种类
4、与控制方式 3.1 开关电源的种类 开关电源可分为 AC BC和 DC DC两大类， DC DC变换器现已实现模块化，且 设计技术及生产工艺在国内外均已成熟 和标准化，并已得到用户的认可，但 AC Dc的模块化， 因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。 6 3.2 开关电源的 控制方式 电压型：只对输出电压采样并作为反馈信号实现闭环控制以稳定输出电压。 缺点： 动态响应速度较慢 、输出滤波器对控制环增加了两个极点，这就需要增加一个零点补偿 、由于环路增益随输入电压而变，使得补偿变得更加复杂化。 电流型 ： 是针对电压型控制器的缺 点发展起来的。它增加了电流反馈环
5、，电感电 流不再是一个独立变量。 它只有单个极点和 90 相位滞后因而很容易不受约束地得到大的开环增益和完善的小信号、大信号特性。 7 优点：动态响应和线性调整率速度快、具有最佳的大信号特性。 4.开关电源的应用 8 4.1 在 AC/DC 开关稳压电源上的应用 AC/ DC 电源模块普遍采用微电子技术 ,把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体 , 构成高效率 AC/ DC 电源变换模块。选择此类开关电源模块 ,不仅能大大简化电源电路设计 ,缩短新产品研制周期 ,还能实现最佳性能指标 ,提高整机仪器仪表的可靠性 ,减小其体积与重量 ,便于安装和维护。 9 4.2在电源适配器上的应用
6、电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型；按连接方式可分为插墙 式和桌面式。广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本计算机、蜂窝电话等设备中。 4.3 在 DC/DC 变换器上的应用 DC/DC 变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压 ,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能 ,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约 20 30的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用 (开关电源 ),同时还
7、能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 4.4在充电器上的应用 由一个稳定电源 （主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成 。 4.5 在 LED 驱动的应用 一种用普通开关电源专用芯片 UC3843 为控制电路的大功率 LED 驱动电路。 10 5.开关电源的前景展望 能源在社会现代化方面起着关键作用。电力电子技术 其灵活的功率变换方式，高性能、高功率密度、高效率，在 21世纪必将得到大力发展，而开关电源是电力电子技术中占有很大比重的一 个重要方面。 5它的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，特别
8、是在高 新 技术领域的应用。推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保 护环境方面都具有重要的意义。 6 参考文献： 1Gu-Yeon Wei and Mark Horowitz. A Low Power Switching Power Supply for Self-Clocked SystemsJ， 2000. 2王振宇 ,成立 .一款实用高性能开关电源的设计与实现 J .电测与仪表 ,2007,10,44（ 502） 6164. 3蔡宣三 .开关电源发展轨迹 J.电子产品世界 ,2000， (4):42 43. 4赵军 .开关电源技术的发展 J.
9、船电技 ,2005，（ 5）： 13 16. 5丁道宏 .国内外开关电源的发展展望 M. 技术展望： 10 12. 6用志敏 .开关电源的分类及应用 M .电子质量出版社， (271104) 36 37. 7王创社，乐开端，谭玉山，杜忠 .开关电源两种控制模式的分析与比较 J.电力电子技术报 1998，（ 3）： 78 81. 8周志敏，周纪海，纪爱华 .高频开关电源设计与实用实例 M.人民邮电出版社， 2008,12 ： 351427. 9沙占友 ,刘勇 ,安兵菊 . AC/ DC 开关电源模块的电路设计 J . 电测与仪 1999,(9):21 41. 10任增民，秦会斌，崔佳冬 . 一种大功率 LED驱动电路设计与实现 J. 杭州电子科技火学学报 ,2007,10,27(5):72 76.
