电源治理的技术趋势
信息来源:本站(zhan) 日(ri)期:2017-05-02
跟着科学技术的发展,电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等很多领域紧密亲密相关。开关电源作用在电(dian)(dian)源技术中据(ju)有(you)重要地位,从20kHz发展(zhan)到高(gao)不乱度、大容量、小体积、开(kai)关(guan)频率(lv)达兆(zhao)赫兹的(de)高(gao)频开(kai)关(guan)电(dian)(dian)源,为高(gao)频变换提供了(le)物(wu)质基础,促进(jin)了(le)电(dian)(dian)源技术的(de)发展(zhan)。要进(jin)一(yi)步降低现(xian)有(you)待性能(neng)耗,则需要有(you)新的(de)IC制造工艺技术及(ji)在低功耗电(dian)(dian)路设计方面的(de)突破。
电源治理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件,可将它分为两大类,一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型,包含功率双极性晶体管,含有MOS管结构的功率场效应晶体管MOSFET和绝(jue)缘栅双极型晶体管(IGBT)等(deng)。
1、电源(yuan)治(zhi)理应用
电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)治理集(ji)成(cheng)电(dian)(dian)路(lu)(lu)包括良多种(zhong)种(zhong)别(bie),大(da)(da)致又分成(cheng)电(dian)(dian)压调(diao)整(zheng)和接(jie)口(kou)电(dian)(dian)路(lu)(lu)两方面。电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)技(ji)术及其工(gong)业的(de)进―步发(fa)展(zhan)必将为(wei)大(da)(da)幅(fu)度节约(yue)电(dian)(dian)能、降低材料消(xiao)(xiao)耗(hao)以及进步出产效率(lv)提供重要的(de)手段,并为(wei)现代出产和现代糊(hu)口(kou)带来深远的(de)影响(xiang)。因技(ji)术提高,集(ji)成(cheng)电(dian)(dian)路(lu)(lu)芯片内数字(zi)电(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)物理尺寸越(yue)来越(yue)小,因而工(gong)作电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)向低电(dian)(dian)压发(fa)展(zhan),一系列新型(xing)电(dian)(dian)压调(diao)整(zheng)器应运而生。其中消(xiao)(xiao)费类电(dian)(dian)子产品是电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)治理芯片的(de)最大(da)(da)应用领(ling)域。并正(zheng)在(zai)研(yan)究(jiu)开发(fa)砷化镓(GaAs)、半导体
金(jin)刚石、碳化硅(SiC)半导体材(cai)料。电压凋整(zheng)器包含线性低压降稳压器(即(ji)LOD),以及(ji)正、负(fu)输(shu)出(chu)系列电路,此外不有脉(mai)宽调制(PWM)型的(de)开(kai)关(guan)型电路等。
2、电源设备的尺度规范
电源设(she)备要(yao)进入市场(chang),今(jin)天的(de)(de)市场(chang)已是超越局域融费全球(qiu)的(de)(de)一体化市场(chang),必需遵(zun)从能源、环境、电磁兼容、商业协定等共同准(zhun)则,电源设(she)备要(yao)接受安(an)全、
EMC、环(huan)境、质量体系等多种尺度(du)规(gui)范的论证。
进步效(xiao)能(neng)涉(she)及(ji)两个不(bu)同方面的(de)(de)内容:一(yi)方面想要(yao)保持能(neng)量(liang)转换的(de)(de)综合效(xiao)率(lv),同时还但愿(yuan)减(jian)小设备的(de)(de)尺寸(cun);另一(yi)方面是保护(hu)尺寸(cun)不(bu)变,大幅度进步效(xiao)能(neng)。例(li)如带多输(shu)出(chu)和电源通路控(kong)制的(de)(de)锂(li)离子充电电池,多输(shu)出(chu)
DC/DC转换(huan)器(qi)和具有动态可调(diao)输(shu)出电压(ya)的开(kai)关稳压(ya)器(qi)等。电源(yuan)技术能(neng)(neng)够实(shi)现(xian)对这些参数的精确控(kong)制和高效率的处理,特(te)别(bie)是能(neng)(neng)够实(shi)现(xian)大功率电能(neng)(neng)的频率变换(huan),从而为多(duo)项高新技术的发展提供了有力的支持。
越来越多的系统会需要多输出稳压器。电源治理用接口电路主要有接口驱动器、功率场效应晶体管(MOSFET)驱(qu)动器以(yi)及高电压/大电流的显示(shi)驱(qu)动器等等。
3、新器件、新材(cai)料的支撑
晶闸(zha)管(SCR)、可关(guan)断(duan)晶闸(zha)管(GTO)、大(da)功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极型晶体管
(IGBT)、功率场效应晶体管(MOSFET)、智能ICBT(IPM)、MOS栅控晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、超快恢复(fu)二极(ji)管、无感电(dian)(dian)(dian)容器(qi)、无感电(dian)(dian)(dian)阻器(qi)、新(xin)型铁氧(yang)体、非(fei)晶和微晶软磁(ci)合(he)(he)金、纳米晶软磁(ci)合(he)(he)金等元器(qi)件(jian),装备厂现(xian)代(dai)电(dian)(dian)(dian)源技(ji)术(shu)、促进电(dian)(dian)(dian)源产(chan)品进级换代(dai)。目(mu)前电(dian)(dian)(dian)源技(ji)术(shu)已逐步(bu)发展成(cheng)为一门多学(xue)科互(hu)相渗透渗出的综合(he)(he)性(xing)技(ji)术(shu)学(xue)科。电(dian)(dian)(dian)源集(ji)成(cheng)电(dian)(dian)(dian)路的发展,把电(dian)(dian)(dian)源技(ji)术(shu)推向(xiang)了电(dian)(dian)(dian)源治理的新(xin)时代(dai)。电(dian)(dian)(dian)路集(ji)成(cheng)的进一步(bu)发展是做系(xi)统集(ji)成(cheng),将信(xin)(xin)息传输、控制(zhi)与功率半导体器(qi)件(jian)全(quan)部集(ji)成(cheng)在一起,增加了可靠性(xing)。它对现(xian)代(dai)通信(xin)(xin)、电(dian)(dian)(dian)子仪器(qi)、计算化、产(chan)业自动化、电(dian)(dian)(dian)力工程、国防(fang)及某些(xie)高(gao)新(xin)技(ji)术(shu)提供高(gao)质量、高(gao)效率、高(gao)可靠性(xing)的电(dian)(dian)(dian)源起着枢(shu)纽的作(zuo)用。
4、电源治理IC应(ying)用领域(yu)
电(dian)(dian)源治理IC应(ying)用在(zai)便(bian)携(xie)式产(chan)品(手机(ji)、数(shu)码相机(ji)、笔记本电(dian)(dian)脑、MP3播放器(qi)、移动硬盘等)、数(shu)字消(xiao)费类(lei)电(dian)(dian)子产(chan)品(高(gao)清(qing)楚度(du)电(dian)(dian)视机(ji)、LCD电(dian)(dian)视机(ji)和(he)面板、DVD播放机(ji))、计算机(ji)、通讯(xun)网络(luo)设备、产(chan)业设备和(he)汽车电(dian)(dian)子。高(gao)频化带来的(de)(de)最(zui)直(zhi)接的(de)(de)好处(chu)是(shi)降低原材料消(xiao)耗,电(dian)(dian)源装(zhuang)置小型化,进步功率密度(du),加快系统(tong)的(de)(de)功态响应(ying),进一(yi)步进步电(dian)(dian)源装(zhuang)置的(de)(de)效率,有效按捺环(huan)境(jing)噪声(sheng)污(wu)染,并使电(dian)(dian)源进入更广泛的(de)(de)领(ling)(ling)域,特别是(shi)高(gao)新技术领(ling)(ling)域,进一(yi)步扩展了(le)它的(de)(de)应(ying)用范(fan)围。
在交流(liu)/直流(liu)(AC/DC)变换(huan)中(zhong),低的通(tong)态电阻(zu),符合(he)计算(suan)机和电信(xin)应(ying)用中(zhong)更加(jia)高效适配器和电源的需要。
6、高频(pin)变(bian)换是电源技术(shu)发展的主流
电(dian)(dian)源技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)的(de)精华是(shi)电(dian)(dian)能(neng)变换(huan)。也恰是(shi)由于(yu)这么多的(de)集成电(dian)(dian)路IC进(jin)入(ru)电(dian)(dian)源领域(yu),人们才更多地以电(dian)(dian)源治理来称呼(hu)现(xian)阶(jie)段的(de)电(dian)(dian)源技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)。电(dian)(dian)源技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)是(shi)一种应用(yong)功率半导体器件,综合(he)电(dian)(dian)力变换(huan)技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)、现(xian)代电(dian)(dian)子技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)、自(zi)动控(kong)制技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)的(de)多学科(ke)的(de)边(bian)沿交叉(cha)技(ji)(ji)(ji)(ji)术(shu)。控(kong)制手段用(yong)微处理器和单片机(ji)组(zu)成的(de)软(ruan)件控(kong)制方(fang)式,达(da)到了较高的(de)智能(neng)化(hua)程(cheng)度(du),并且进(jin)一步进(jin)步电(dian)(dian)源装置的(de)可靠性(xing)。
7、电源电路的(de)模(mo)块化、集成化
单片电(dian)源(yuan)和(he)模块电(dian)源(yuan)取代整机电(dian)源(yuan),功率集(ji)成(cheng)技术简化(hua)了电(dian)源(yuan)的结(jie)构(gou),已(yi)经在通信、电(dian)力(li)获得广泛应用(yong),并且派生出新的供电(dian)体(ti)系体(ti)例――分布式供电(dian),使集(ji)中供电(dian)单一(yi)体(ti)系体(ti)例走(zou)向多元化(hua)。数字信号处理器DSP的采用(yong),实现控制全数字化(hua)。各种电(dian)源(yuan)治(zhi)理IC基(ji)本上和(he)一(yi)些相关的应用(yong)相联系,所以针对不(bu)同应用(yong),还(hai)可以列出更多类(lei)型的器件。
8、新(xin)理论、新(xin)技术的指导
单管降压、升(sheng)压电路(lu)、谐振变换、移相谐振、软(ruan)开关PWM、零过渡PWM等电路(lu)拓扑理论;计算(suan)机辅助(zhu)设计(CAD)、功(gong)率因数校(xiao)正、有源箍位、并(bing)联均流、同步(bu)整(zheng)流、高(gao)频磁放大器、高(gao)速编程、
遥感遥控(kong)、微机监控(kong)等(deng)新技术,指(zhi)导厂电源(yuan)技术的发(fa)展(zhan)。利用电能变(bian)(bian)换技术,将市电或电池等(deng)一次电源(yuan)变(bian)(bian)换成适合各种用电对象的二(er)次电源(yuan)。
9、电源治理的技术趋势(shi)
电源治理的(de)技术(shu)趋势(shi)是高效能、低功(gong)耗(hao)、智能化。
电源治(zhi)理IC的智能(neng)化,包括从电源控制到电量监测与电池治(zhi)理。
10、控制的(de)智能化
控制(zhi)电(dian)路(lu)、驱(qu)动(dong)电(dian)路(lu)、保护电(dian)路(lu)采用集(ji)成组件。在电(dian)源电(dian)路(lu)设(she)计方面,一般待(dai)性能耗已经(jing)降到1W以(yi)下,并可将电(dian)源效率进步至90%以(yi)上(shang)。在某种程度上(shang)来说,恰是由(you)于电(dian)源治(zhi)(zhi)理IC的(de)大量发展,功率半(ban)导体才改称为电(dian)源治(zhi)(zhi)理半(ban)导体。
11、结论 当(dang)代很多(duo)高新技(ji)术(shu)均与电(dian)网的电(dian)压、电(dian)流、频率、相位(wei)和(he)波形等基本参数的变换与控制相关。
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