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电源技术的一次革命——开关电源
随着电子整机电路向着小型轻量、高性能、高密度安装方向的迅速发展,对电子元器件小型化、轻重量、复合化、多功能、高可靠、长寿命等方面的要求日益迫切。作为电路中基础之一的磁性元器件则是阻碍电子整机小型化的一大障碍,特别是体积,重量的矛盾尤为突出。例如在原有的程控交换机用户电路中,共有23个电子元器件和集成电路,其中*的一个磁性器件就是电子变压器,它的重量却等于其他22个非磁性元器件重量的总和;在线路板上占据的面积也几乎与之相等。又如某固体继电器电路中有5个电阻,3个电容和1个电感器。就这一个电感器(原是在环形铁氧体磁芯上绕以线圈而成)的重量是其他8个阻容元件的5倍。可见磁性器件的小型化问题多么的严重,所以世界各国的专家、工程师们投入了巨大的力量潜心研究,至目前已在电感器件(包括电子变压器、电感器等)的小型化、片式化方面取得长足的进展,尤其在高频化方面成效更为显著。
本文从电子整机向小型与高性能发展趋势出发,介绍了电源技术的一次革命——开关电源的发展,进而阐述了在开关电源中应用的磁性器件与磁性材料,并着重介绍了MnZn功率铁氧体和非晶超微晶合金材料的技术动向。
电源技术的一次革命——开关电源
电源(Power Supply)是一种将动力供给另一单元的装置,其作用是将发电站供应的交流电转换为所需要的直流电并维持稳定的输出。一般的电源是由晶体管组成的串联稳压电源(即线性电路),体积大,耗功高,效率低。随着电子技术的发展,由于负载线路的多样化,如在计算机、程控交换机、通信与多媒体等电子设备中,面临着各式各样的电路,所要求的电源稳定度、效率与频率也愈来愈高;在电子整机小型化中电源部分的体积已成为一大障碍;电源也正在向小型,薄型化方向推进,线性电源已不能适应和满足这一发展要求。开关电源(Switching Power Supply ,以下称SPS)便应运而生,它是电源技术中的一次革命。
2.1 SPS 的工作原理、种类及优点
开关电源一般是以交流电压110V或220V为输入电压,然后经整流滤波成为直流电压送到开关晶体管相串联的变压器初级上,运用开关晶体管的导通(ON)或截止(OFF)的开关动作在变压器上经适当的转换后,得到所需要的输出电压,再经整流滤波及反馈电路后即可从输出端得到经调节过的稳定直流电压供用户使用。
电源因输出功率及方式不同而分为传统线性电源和开关电源两大类别,而开关电源又分为断续式转换式两种,而从zui终供应器形式上看而又有AC/DC,DC/DC之分。