1、 1 绪论绪论 一一. . 开开关电源概述关电源概述 开关电源 （Switch Mode Paver Supply,即 SMPS） 被誉为高效节能型电源， 它代表着稳压电源的主流产品。半个世纪以来，开关电源大致经历了四个阶段。 早期的开关电源全部有分立元件构成，不仅开关频率低，效率高，而且电路复杂， 不宜调试。在 20 世纪 70 年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源中的 控制电路实现了集成化；80 年代问世的单片开关稳压器，从本质上讲仍 DC/DC 电 源变换器。随着各种类型单片开关电源集成电路的问世，AC/DC 电源变换器的集成 化才变为现实。 稳压电源是各种电子的动力源，被人称为
2、电路的心脏，所有用电设备，包括 电子仪器仪表，家用电器。等对供电电压都有一定的要求。至于精密的电子仪器， 对供电电压的要求更为严格。所谓的 DCDC 直流稳压是指电压或电流的变化小 到可允许的程度，并不是绝对的不变。 目前，随着单片开关电源集成电源的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄 的方向发展。单片开关电源自 20 世纪 90 年代中期问世以来便显示出来强大的生 命力，它作为一项颇具发展和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍重视。 尤其是最近两年来，国外一些著名的芯片厂家又竞相推出了一大批单片开关电源 集成电路，更为新型开关电源的推广及奠定了良好的基础。单片开关电源具有集 成度高、高性价
3、化、最简外围电路，最佳性能等指标，现已成为开发中小功率开 关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。 二. 开关电源的技术追求开关电源的技术追求 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（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小储 能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感和 变压器的尺寸，而且还能抑制干扰，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.高可能性开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了 可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光电偶合器及排风扇等器件的寿命决定着电
4、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。这样不 2 但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了 平均无故障时间。 1.低噪声开关电源的缺点之一是噪声大。 单纯地追求高频化， 噪声也会增大。 采用部分谐振转换技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能 地降低噪声影响是开关电源的有一发展方向。 2. 采用计算机辅助设计与控制采用 CAA 和 CDD 技术设计最新变换拓扑和最佳 参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引人微机检测和控制，可构 成多功能监控系统，可以实施检测、记录并自动报警等。 三.DC/DC 变换器的应用
5、范围及发展趋势 （1） 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 2030的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起 到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 （2） DC/DC 变换器是一种能高效地实现直流到直流功率变换的混合集成功率器 件，主要采用了高频功率变换技术，即将直流电压通过功率开关器件变换成高频开关 电压，且输入与输出之间完全隔离。该产品主要应用于航空、航天、通信、雷达、以 及
6、其他所有采用分布式供电体系的领域。其主要发展方向是：采用多芯片组件技术和 新型高导热基板（如 AIN 金刚石和金属等） ，进一步提高功率密度（3W/cm3 以上）和 输出功率（达 200W 以上） ，工作频率达 1MHZ，效率为 90%以上，实现多路智能化混合 集成 DC/DC 变换器组件。 （3） 直流-直流变换器（DC/DC）变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、 办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。 按额定功率的大小来划分，DC/DC 可分为 750W 以上、750W1W 和 1W 以下 3 大类。进 入 20 世纪 90 年代，DC/DC 变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中 6W 25WDC/DC 变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机 显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC 变换器由低功率 向中功率方向发展是必然的趋势， 所以 251W750W 的 DC/DC 变换器的增长率也是较快 的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制
