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直流穩(wěn)壓電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種直流穩(wěn)壓電源，直流穩(wěn)壓電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。直流穩(wěn)壓電源和線性直流穩(wěn)壓電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性直流穩(wěn)壓電源成本在某一輸出功率點上，反而高于直流穩(wěn)壓電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得直流穩(wěn)壓電源技術也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為直流穩(wěn)壓電源提供了廣闊的發(fā)展空間。

直流穩(wěn)壓電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使直流穩(wěn)壓電源小型化，并使直流穩(wěn)壓電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。

直流穩(wěn)壓電源中應用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。

SCR在直流穩(wěn)壓電源輸入整流直流穩(wěn)壓電源電路及軟啟動直流穩(wěn)壓電源電路中有少量應用，GTR驅動困難，開關頻率低，逐漸被IGBT和MOSFET取代。

直流穩(wěn)壓電源的三個條件

1、開關：電力電子器件工作在開關狀態(tài)而不是線性狀態(tài)

2、高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻

3、直流穩(wěn)壓電源：直流穩(wěn)壓電源輸出的是直流穩(wěn)壓電源而不是交流

直流穩(wěn)壓電源的分類

人們在直流穩(wěn)壓電源技術領域是邊開發(fā)相關電力電子器件，邊開發(fā)開關變頻技術，兩者相互促進推動著直流穩(wěn)壓電源每年以超過兩位數字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。直流穩(wěn)壓電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現已實現模塊化，且設計技術及生產工藝在國內外均已成熟和標準化，并已得到用戶的認可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。以下分別對兩類直流穩(wěn)壓電源的結構和特性作以闡述。

2.1 DC/DC變換

DC/DC變換是將固定的直流穩(wěn)壓電源電壓變換成可變的直流穩(wěn)壓電源電壓，也稱為直流穩(wěn)壓電源斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調制方式，ton不變，改變Ts（易產生干擾）。其具體的直流穩(wěn)壓電源電路由以下幾類：

（1）Buck直流穩(wěn)壓電源電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓

U0小于輸入電壓Ui，極性相同。

（2）Boost直流穩(wěn)壓電源電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓

U0大于輸入電壓Ui，極性相同。

（3）Buck－Boost直流穩(wěn)壓電源電路——降壓或升壓斬波器，其

輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

（4）Cuk直流穩(wěn)壓電源電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電

壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。

還有Sepic、Zeta直流穩(wěn)壓電源電路。

上述為非隔離型直流穩(wěn)壓電源電路，隔離型直流穩(wěn)壓電源電路有正激直流穩(wěn)壓電源電路、反激直流穩(wěn)壓電源電路、半橋直流穩(wěn)壓電源電路、全橋直流穩(wěn)壓電源電路、推挽直流穩(wěn)壓電源電路。

當今軟開關技術使得DC/DC發(fā)生了質的飛躍，美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3，效率為（80～90）％。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻直流穩(wěn)壓電源模塊RM系列，其開關頻率為（200～300)kHz，功率密度已達到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管），使整個直流穩(wěn)壓電源電路效率提高到90％。

2.2AC/DC變換

AC/DC變換是將交流變換為直流穩(wěn)壓電源，其功率流向可以是雙向的，功率流由直流穩(wěn)壓電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回直流穩(wěn)壓電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC/DC直流穩(wěn)壓電源體積的小型化，另外，由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝直流穩(wěn)壓電源電路設計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使得直流穩(wěn)壓電源工作損耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進程，因此必須采用直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

AC/DC變換按直流穩(wěn)壓電源電路的接線方式可分為，半波直流穩(wěn)壓電源電路、全波直流穩(wěn)壓電源電路。按直流穩(wěn)壓電源相數可分為，單相、三相、多相。按直流穩(wěn)壓電源電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。

直流穩(wěn)壓電源的選用

直流穩(wěn)壓電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身直流穩(wěn)壓電源電路結構的特點（多級串聯(lián)），一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術指標上與線性直流穩(wěn)壓電源相比具有較大的優(yōu)勢，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(0.5～1）％。直流穩(wěn)壓電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應注意以下幾點：

3.1輸出電流的選擇

因直流穩(wěn)壓電源工作效率高，一般可達到80％以上，故在其輸出電流的選擇上，應準確測量或計算用電設備的最大吸收電流，以使被選用的直流穩(wěn)壓電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為：

Is=KIf

式中：Is—直流穩(wěn)壓電源的額定輸出電流；

If—用電設備的最大吸收電流；

K—裕量系數，一般取1.5～1.8；

3.2接地

直流穩(wěn)壓電源比線性直流穩(wěn)壓電源會產生更多的干擾，對共模干擾敏感的用電設備，應采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，直流穩(wěn)壓電源均采取EMC電磁兼容措施，因此直流穩(wěn)壓電源一般應帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術的HA系列直流穩(wěn)壓電源，將其FG端子接大地或接用戶機殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。

3.3保護直流穩(wěn)壓電源電路

直流穩(wěn)壓電源在設計中必須具有過流、過熱、短路等保護功能，故在設計時應首選保護功能齊備的直流穩(wěn)壓電源模塊，并且其保護直流穩(wěn)壓電源電路的技術參數應與用電設備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設備或直流穩(wěn)壓電源。

直流穩(wěn)壓電源技術的發(fā)展動向

直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于直流穩(wěn)壓電源輕、小、薄的關鍵技術是高頻化，因此國外各大直流穩(wěn)壓電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關鍵技術。SMT技術的應用使得直流穩(wěn)壓電源取得了長足的進展，在直流穩(wěn)壓電源電路板兩面布置元器件，以確保直流穩(wěn)壓電源的輕、小、薄。直流穩(wěn)壓電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關技術進行創(chuàng)新，實現ZVS、ZCS的軟開關技術已成為直流穩(wěn)壓電源的主流技術，并大幅提高了直流穩(wěn)壓電源的工作效率。對于高可靠性指標，美國的直流穩(wěn)壓電源生產商通過降低運行電流，降低結溫等措施以減少器件的應力，使得產品的可靠性大大提高。

模塊化是直流穩(wěn)壓電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化直流穩(wěn)壓電源組成分布式直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，可以設計成N＋1冗余直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，并實現并聯(lián)方式的容量擴展。針對直流穩(wěn)壓電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉換直流穩(wěn)壓電源電路技術，在理論上即可實現高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉換技術的實際應用仍存在著技術問題，故仍需在這一領域開展大量的工作，以使得該項技術得以實用化。

電力電子技術的不斷創(chuàng)新，使直流穩(wěn)壓電源產業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國直流穩(wěn)壓電源產業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產學研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經濟的高速發(fā)展做出貢獻。