电力电子技术在开关电源中的应用

文/孙德水

电力电子技术主要是控制和转换电能，电力电子技术的使用被用于开发相关的电力电子器件。电力电子技术包含三个主要部分:第1 部分是电力电子器件，第二部分是变流电路，第三部分是控制电路。以及电力电子技术主要是由电力，电子和控制3 个电气工程技术的交叉而实现的。随着社会发展和科学技术的发展，作为集成三个主要技术领域学科，电力电子技术与现代控制理论之间的连接更加紧密，与材料科学、电气工程学和微电子技术密切相关。作为总括性的技术规律，那个可以在多个领域发挥共同的作用。

1 电力电子技术的发展历程

1.1 整流器时代

在大功率的状况下，其工业的用电是有功率频率为50Hz 的交流发电机所提供，其中一些是DC 形式，并且大约是1/5。最典型的领域是电解、牵引和dc 传动。该阶段，高输出硅整流器和晶闸管的应用日益普及。

1.2 变频器时代

在此阶段，在20 世纪70年代，电力电子设备的智能水平在微计算机具有高人气的背景下。在电力电子电路连续改进的背景下，工业领域出现了由晶闸管组成的不同类型电力电子器件。在此阶段，电力电子装置主要用于大功率变频器、晶闸管。在变频器时代，整流变频器的问题正在被解决。在电力电子技术的实现中，主要问题在于功率频率难以改善，其大部分仍处于低频和中频水平。

1.3 变频器时代

1980年代，大规模、超大规模集成电路技术研究中进行了主要的突破。通过集成电路技术的发展，通过微加工技术和高电压电流技术形成完全控制功率元件。在新设备连续开发的环境下，优化了交流电动机的性能，高频部成为电力电子技术的主要开发方向。在这样的环境下，电力设备的能量效率大幅改善，倾向于小型轻量化。在技术层面上，机电工程和智能化技术在发展中起了重要作用。

2 电力电子技术在开关电源中的应用

2.1 高频开关电源

在高频开关电源中，电力电子技术不广泛的使用在其中，其中，高输出晶体管的操作可以依赖已高频开关电源，同时还能够对高整流器的功率容量进行很好的提高。通过对集成电路进行彻底的研究开发，在电气工程学领域开发出高频率开关电源、模块化、小型化以及高效开关电源。通过应用计算机技术和通信技术，高频开关电源设备将更加稳定。通过整流器将交流电转换为两个部分，由UPS 实现直流电输出。开关电源的一部分电流被传送到开关、变频器等，实现装置的通常动作，其他部件流入电池来充电电池。采用高功率IGBT 可以有效地降低无功率电源装置的噪声强度，并且可以某种程度上改进高频开关电源的系统稳定性。

高频变频器主要用于开关电源的电驱动系统，并且能够实现马达的频率转换速度的调整。高频变频器电源具有通过高频变频器和高输出晶体管进行电压转换，改变电压的频率和功率，降低节能和发光的功能。现代的高科技的帮助下，开关电源的强力，弱力的组合是有效开关电源的研究开发费用，而且可以减少，这是节能，释放减少和高性价比的优势。

2.2 计算机高效率绿色电源

随着计算机技术的飞速发展，开关电源的应用和开发已经进入电子电气领域。从计算机技术的应用角度看，绿色功率和绿色计算机的要求很高。例如，绿色能源的使用不仅效率高，能源效率也很好。由于绿色电源的实际应用效果，可减少功率操作的消耗和改进功率操作效率，且台式计算机和支撑装置处于睡眠状态，且功率消耗不超过30w。市场上出现了一种新的绿色电力管理方法，可以有效降低个人电脑和笔记本电脑的功耗。例如，NXP 引入了绿色芯片PFC 芯片、绿色芯片同步整流控制器等一系列LFEPAK 封装。利用30v 功率MOSFET 元件的端口石绿色芯片，提高了功率芯片的智能水平，实现了端子产品的节能。通过集成在芯片上的高电压SOI 过程和绿色芯片解，电源PFC 可以实现最大效率。二级PFC 的使用输出正确的电压，以便改进电压效率。此外，使用低/零电压开关实现最低开关损耗。绿色芯片同步整流器取代传统二极管整流器电路以改善芯片设计水平，更加方便电源同步整流器，具有与某些功率控制芯片兼容的性能且更加稳定。从产品使用效果来看，节能性强。

2.3 高频逆变式整流焊机电源

从开关电源开发的角度来看，效率和能源效率是主要特征。焊接机目前正在以达成高效率的能源效率标准而上市。在开发展望中，对高频率变频器整流电源的开发前景良好。在功率使用方面，采用了AC-DC-AC-DC。实际应用方面，通过全桥整流器将50Hz 交流转换为dc 电流。使用PWN 高频转换将直流功率转换为高频矩形波。高频转位装置可以执行耦合过程来实现DC 的DC 稳定化。在整流处理之后，将滤波转换为稳定的直流。从实用性的观点来看，焊接机电源存在的环境比较苛刻，关于电源的稳定性和可靠性有很高的要求。因此，有必要有效地控制微处理器，预测系统的实际操作并合理选择微处理器来解决问题。

主要分析了开关电源中电力电子技术的应用。在能源、环境保护及生命科学及材料方面，电力电子技术的有效应用在所有领域都发挥了非常重要的作用。作为重要的科学技术支持，电力电子技术在经济各领域广泛使用，并具有非常有前途的发展前景。