高频开关电源发展与应用

文|胡凤广 映河（廊坊）科技有限公司

一、引言

自我国“十三五”规划实施以来，伴随5G、大数据、云计算、“互联网+”、新能源产业等新一代信息技术、高端装备战略重点产业蓬勃发展，电源行业迎来了新的增长契机。电源产品种类众多，按功能可分为：开关电源（通信电源、照明电源、PC电源、服务器电源、适配器、电视电源、家电电源等）、UPS（ACUPS和DCUPS等）、逆变器（车载逆变器、光伏逆变器等）、变频器和其他电源等。据统计，我国开关电源在整个电源产品结构中占比高达61.9%。

我国开关电源行业市场化程度较高，已经形成完善的产业链条。上游的国际主流元器件供应商控制了开关电源IC芯片的制造技术，中游的电源制造商根据其掌握的电源制造专业技术和生产能力为下游的客户提供不同技术水平、不同类型的电源产品。

映河（廊坊）科技有限公司是北京华信康源电气有限公司的全资子公司；公司拥有先进的技术、优秀的研发团队及多年的经验，致力于大功率高频开关电源及工控系统的研发、生产、销售及售后服务。公司生产的高频开关电源和工控系统等产品广泛适用于工业自动化、智能制造、航空航天、表面处理等多个行业。

二、高频开关电源应用

目前，高频开关电源已完全普及，其主要应用领域包括：工业自动化控制、航空航天、通信系统、电力系统、仪器仪表制造、表面处理及新能源行业等。

在工业自动化控制领域，高频开关电源为自动化系统和设备提供充足、干净的动力电能，以支撑和保障系统的正常流畅的运行。

在航空航天领域，高频开关电源可用于发射前整箭系统及载荷的热调试。

在通信系统中，高频开关电源一般用于为信号基站和信号设备提供电能。

在表面处理行业，高频开关电源可为保护性表面处理和装饰性表面处理提供电场，用来完成离子交换。

在新能源行业，近年来发展迅猛的新能源汽车，其充电机或充电桩的电能转换通过高频开关电源实现。

通信系统电源应用示意图

三、主要产品及解决方案

高频开关电源应用行业众多，本节以表面处理行业为例进行说明。表面处理行业按产品分类，可分为五金电镀、PCB、半导体及钕铁硼等。

1.双脉冲电源

双脉冲电源是指电源输出双向脉冲波形。双脉冲电源分两种，一种是正反向脉冲等峰值输出，还有一种是正反向脉冲独立可调。双脉冲电源可从真正意义上实现正反向占空比、脉冲频率可调。

双脉冲电源一般应用于贵金属表面处理行业，比一般直流电源更加节省原材料，其镀层均匀性和致密性均高于直流电源，表面处理效果更好。

2.钕铁硼表面处理行业定制电源

钕铁硼表面处理行业绝大部分都是滚镀，对电源要求较高。此型电源的典型特征为双输出回路，采用全数显及控制模式，具备电压、电流、双导电头电流、计时和报警功能显示，可实时显示滚筒内两个阴极头的电流；同时结合复杂算法，具有滚筒停转、导电头不平衡和电流偏差报警等报警功能。此型电源为国内首创的专利产品。

双脉冲电源及输出波形示意图

3.耗材自动添加解决方案

钕铁硼表面处理行业定制电源

针对表面处理行业定期需要进行光亮剂等耗材补加的需求，映河科技研发团队开发了自动添加用安时计，实现整槽液体自动添加系统。

自动添加系统核心产品安时电能计量，采用多台电源信号同时采集合成（研发团队已攻克不同电源信号不能叠加问题），用于计算整槽所有电源的电能累积，通过预先设定添加比较值、自动添加时间、误差补偿，添加完成后是否自动复位等参数，判定需要时自动启动添加计量泵进行加液。整个过程循环往复，无需人工干预，实现全周期自动化。

四、高频开关电源未来发展方向

随着高频开关电源应用领域不断拓展，现有应用领域要求不断提升，民用行业产品的便携性要求提升，未来高频开关电源行业将向小型化、薄型化、轻量化、超高频化和智能化方向发展。其中，小型化、轻量化是整个设备仪器行业发展的主方向，也是下游用户设备发展的趋势；超高频是开关电源行业自身向高效、节能发展的必然出路；智能化则是各应用行业发展和智能制造的要求。