開關電源的發展可以說是伴隨著電子器件和變頻技術的雙線推進才得以延續至今的。設計者們一面進行電子電子設備的開發,一面不斷推進開關變頻技術的革新。這兩條并行線都在推進著開關電源的發展,目前的開關電源技術主要分為兩大類,AC/DC和DC/DC。AC/DC的模塊化可以說是其自身發展特性的體現,面臨的問題交較多并且較為復雜。DC/DC目前已經實現模塊化,生產技術和制造工藝也已經比較成熟且具備標準化流程。
DC/DC變換
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。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)。其具體的電路由以下幾類:
(1)Buck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電路。上述為非隔離型電路,隔離型電路有正激電路、反激電路、半橋電路、全橋電路、推挽電路。
AC/DC變換
AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為“整流”,功率流由負載返回電源的稱為“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,因此必須采用電源系統優化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。
AC/DC變換按電路的接線方式可分為,半波電路、全波電路。按電源相數可分為,單相、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。
由于較為穩定,相關技術也比較成熟,直流變換是目前電源設計的核心,也是較多設計者采用的開關電源之一。而AC/DC雖然較為復雜但能夠在一定程度上降低電源自身的功耗和發熱量,并且關于AC/DC我們還有很多值得探索和學習的地方。