陜西開關(guān)電源廠家對(duì)開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展做了一個(gè)焦點(diǎn)調(diào)查，得到以下十個(gè)熱點(diǎn)關(guān)注。

　　關(guān)注點(diǎn)1:功率半導(dǎo)體器件的性能

　　1998年，英飛凌公司推出了冷mos管，采用“超結(jié)”結(jié)構(gòu)，所以又叫超結(jié)功率MOSFET。當(dāng)電壓在600 V  ~ 800 V時(shí)，通態(tài)電阻幾乎降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，開關(guān)速度仍然很高。它是一種很有前途的高頻功率半導(dǎo)體電子器件。

　　IGBT剛出現(xiàn)時(shí)，它的額定電壓和電流只有600伏和25安。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，耐壓水平被限制在1200V  ~ 1700V，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索和改進(jìn)，IGBT的電壓和電流額定值分別達(dá)到了3300V/1200 A和4500V/1800 A，高壓IGBT的單片耐壓達(dá)到了6500V，一般IGBT的工作頻率上限為20 kHz  ~ 40 kHz。基于PT型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了新的應(yīng)用。

　　IGBT的技術(shù)進(jìn)步實(shí)際上是通態(tài)壓降、快速開關(guān)和高耐壓之間的妥協(xié)。根據(jù)技術(shù)和結(jié)構(gòu)的不同，IGBT在其20年的歷史中有以下類型：穿通(PT)型、非穿通(NPT)型、軟穿通(SPT)型、槽溝型和電場(chǎng)截止(FS)型。

　　SiC是功率半導(dǎo)體器件芯片的理想材料，其優(yōu)點(diǎn)是：帶寬寬、工作溫度高(可達(dá)600)、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻低、熱導(dǎo)率好、漏電流極低、PN結(jié)耐壓高等。有利于制造耐高溫的高頻大功率半導(dǎo)體電子元器件。

　　http://www.52solution.com/指出，碳化硅將是21世紀(jì)最有可能成功應(yīng)用的新型功率半導(dǎo)體器件材料。

　　關(guān)注點(diǎn)2:開關(guān)電源的功率密度

　　提高開關(guān)電源的功率密度，使其小型化、輕量化，是人們不斷努力的目標(biāo)。高頻電源是國(guó)際電力電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。電源的小型化和輕量化對(duì)于便攜式電子設(shè)備(如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等)尤為重要。).使開關(guān)電源小型化的具體措施包括：

　　一個(gè)是高頻。為了實(shí)現(xiàn)電源的高功率密度，必須提高PWM變換器的工作頻率，從而減小電路中儲(chǔ)能元件的體積和重量。二是壓電變壓器的應(yīng)用。壓電變壓器的應(yīng)用可以使高頻功率變換器輕、小、薄、高功率密度。壓電變壓器利用壓電陶瓷材料獨(dú)特的“電壓-振動(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換等特性來(lái)傳遞能量，其等效電路就像一個(gè)串并聯(lián)諧振電路，是功率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

　　第三，使用新型電容器。為了減小電力電子設(shè)備的體積和重量，必須努力提高電容器的性能和能量密度，研究和開發(fā)適用于電力電子和電源系統(tǒng)的新型電容器，要求電容大、等效串聯(lián)電阻ESR小、體積小。

　　焦點(diǎn)三：高頻磁和同步整流技術(shù)。

　　電源系統(tǒng)中使用了大量的磁性元件。高頻磁性元件的材料、結(jié)構(gòu)和性能與工頻磁性元件不同，有許多問(wèn)題需要研究。用于高頻磁性元件的磁性材料有以下要求：損耗低，散熱性能好，磁性能優(yōu)越。人們關(guān)注適用于兆赫頻率的磁性材料，納米晶軟磁材料也得到開發(fā)和應(yīng)用。

　　高頻化后，為了提高開關(guān)電源的效率，必須發(fā)展和應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)。這是近幾十年來(lái)國(guó)際電力行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

　　對(duì)于低電壓大電流輸出的軟開關(guān)變換器，進(jìn)一步提高其效率的措施是盡量降低開關(guān)的導(dǎo)通損耗。比如同步整流SR技術(shù)，即使用反向連接的功率MOS晶體管作為整流的開關(guān)二極管，而不是肖特基二極管(SBD)，可以降低晶體管的壓降，提高電路效率。

　　焦點(diǎn)4:分布式電源結(jié)構(gòu)

　　分布式電源系統(tǒng)適合用作大型工作站(如圖像處理站)和由超高速集成電路組成的大型數(shù)字電子交換系統(tǒng)的電源。其優(yōu)點(diǎn)是：DC/DC變換器組件模塊化；易于實(shí)現(xiàn)N  1功率冗余，擴(kuò)展負(fù)載能力；可以降低48V總線上的電流和電壓降；易于實(shí)現(xiàn)均勻的熱量分布和方便的散熱設(shè)計(jì)；良好的瞬態(tài)響應(yīng)；故障模塊的在線替換等。

　　目前，分布式電源系統(tǒng)有兩種類型，一種是兩級(jí)結(jié)構(gòu)，另一種是三級(jí)結(jié)構(gòu)。

　　焦點(diǎn)5: PFC轉(zhuǎn)換器

　　由于交流/DC變換電路的輸入有整流元件和濾波電容，當(dāng)輸入正弦電壓時(shí)，電網(wǎng)側(cè)(交流輸入)單相整流電源供電的電子設(shè)備的功率因數(shù)僅為0.6 ~ 0.65。采用PFC(功率因數(shù)校正)變換器，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可提高到0.95 ~ 0.99，輸入電流THD小于10%。既控制了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了電源的整體效率。這項(xiàng)技術(shù)被稱為主動(dòng)功率因數(shù)校正APFC。單相APFC在國(guó)內(nèi)外發(fā)展較早，技術(shù)成熟。雖然三相APFC的拓?fù)漕愋秃涂刂撇呗远喾N多樣，但仍需進(jìn)一步研究和發(fā)展。一般高功率因數(shù)交流/DC開關(guān)電源由兩級(jí)拓?fù)浣M成。對(duì)于小功率交流/DC開關(guān)電源，采用兩級(jí)拓?fù)湔w效率低，成本高。

　　如果輸入功率因數(shù)不是特別高，PFC變換器和后續(xù)的DC/DC變換器組合成一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，形成高功率因數(shù)的單級(jí)AC/DC開關(guān)電源。只有一個(gè)主開關(guān)管可用于將功率因數(shù)校正到0.8以上，并調(diào)節(jié)輸出DC電壓。這種拓?fù)浞Q為單管單級(jí)S4PFC變換器。

　　關(guān)注點(diǎn)6:電壓調(diào)節(jié)器模塊的VRM

　　穩(wěn)壓模塊是一種低電壓大電流輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，為微處理器提供電源。

　　現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的速度和效率日益提高。為了降低微處理器ic的電場(chǎng)強(qiáng)度和功耗，必須降低邏輯電壓。新一代微處理器的邏輯電壓降低到了1V，而電流卻高達(dá)50A~100A。所以對(duì)VRM的要求是：低輸出電壓、高輸出電流、高電流變化率、快速響應(yīng)等。

　　焦點(diǎn)7:全數(shù)字控制

　　電源的控制由模擬控制、模數(shù)混合控制向全數(shù)字控制轉(zhuǎn)變。全數(shù)字控制是一種新的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)在許多功率變換裝置中得到應(yīng)用。

　　但在過(guò)去，數(shù)字控制很少用于DC/DC轉(zhuǎn)換器。近兩年開發(fā)了高性能的電源全數(shù)字控制芯片，成本降到了合理的水平。歐美很多公司都開發(fā)制造了開關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片和軟件。

　　全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是：與混合模數(shù)信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)可以校準(zhǔn)的數(shù)量更少，芯片價(jià)格也更低；電流檢測(cè)的誤差可以精確數(shù)字校正，電壓檢測(cè)更精確。可以實(shí)現(xiàn)快速靈活的控制設(shè)計(jì)。

　　第8點(diǎn)：電磁兼容性

　　高頻開關(guān)電源的電磁兼容問(wèn)題有其特殊性。半導(dǎo)體開關(guān)管在開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的Di/dt和dv  /dt引起強(qiáng)烈的傳導(dǎo)電磁干擾和諧波干擾。在某些情況下，會(huì)引起強(qiáng)電磁場(chǎng)(通常是近場(chǎng))輻射。不僅嚴(yán)重污染了周圍的電磁環(huán)境，還會(huì)對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾，并可能危及附近操作人員的安全。同時(shí)，電力電子電路內(nèi)部的控制電路(如開關(guān)變換器)也必須能夠承受開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的EMI和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)電磁噪聲的干擾。上述特殊性，加上EMI測(cè)量的具體困難，導(dǎo)致電力電子電磁兼容領(lǐng)域有許多前沿課題有待研究。國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)開展了電力電子電路的電磁干擾和電磁兼容研究，取得了許多可喜的成果。近年來(lái)的研究結(jié)果表明，開關(guān)變換器中的電磁噪聲源主要來(lái)自于主開關(guān)器件開關(guān)動(dòng)作引起的電壓和電流的變化。變化越快，電磁噪聲越大。焦點(diǎn)9:設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù)

　　建模、仿真和CAD是新的設(shè)計(jì)工具。為了對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行仿真，首先要建立仿真模型，包括電力電子器件、變換器電路、數(shù)字和模擬控制電路、磁性元件和磁場(chǎng)分布模型等。此外，還考慮了開關(guān)管的熱模型、可行性模型和電磁兼容模型。各種模型差別很大，建模的發(fā)展方向是：數(shù)模混合建模、混合分層建模以及將各種模型組合成統(tǒng)一的多級(jí)模型。

　　電源系統(tǒng)的CAD，包括主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)、可靠性估計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助綜合和優(yōu)化設(shè)計(jì)等。利用基于仿真的專家系統(tǒng)對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行CAD，可以使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有最佳的性能，降低設(shè)計(jì)和制造成本，并進(jìn)行可制造性分析，是21世紀(jì)仿真和CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一。此外，還應(yīng)大力發(fā)展電源系統(tǒng)的熱試驗(yàn)、EMI試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)的開發(fā)、研究和應(yīng)用。

　　焦點(diǎn)10:系統(tǒng)集成技術(shù)

　　該電源的制造特點(diǎn)是：非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、可靠性低等。然而，用戶要求制造商生產(chǎn)的電源產(chǎn)品更實(shí)用、更可靠、更輕便、成本更低。這些條件給電源廠商帶來(lái)了很大的壓力，迫切需要進(jìn)行集成電源模塊的研發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)電源產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制造性、規(guī)模化生產(chǎn)和降低成本。實(shí)際上，在功率集成技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)歷了功率半導(dǎo)體器件模塊化、功率和控制電路集成、無(wú)源元件集成(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段。近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率電源系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，可以使電源產(chǎn)品更加緊湊，尺寸更小，減少引線長(zhǎng)度，從而降低寄生參數(shù)。在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)集成，將所有元件和控制保護(hù)集成在一個(gè)模塊中。