高频开关电源的设计探讨

高频开关电源的设计探讨
　　高频开关电源是现代电力发展中的一部分。随着人们对用电要求的不断提高，开关电源也有了突破性的进展。从   初的线性电源飞跃到当前被广泛应用的高频开关电源，从   初的20kHz飞跃到目前的1MHz，而且还向着   高的频率的方向发展。工业化的发展促使电力需求量的提升，对高频电源的质量及功能提出了   高的要求。
　　一、高频开关电源的发展历程
　　20世纪50年代左右，人们开始对开关电源进行和使用。由于受到技术水平的限制，   初的开关电源具有噪音较大、能够承受的开关次数较少等缺点。随着人民生活水平的逐渐提高，各个的用电量以及用电频率逐渐增加，传统的电源外壳开关电源已经不能满足人们的需要，于是，高频电源开关应运而生。
　　电力晶体管是   初被使用的高频电源开关。这种新型的开关电源噪声较小，频率达到了20kHz，但是其适用范围较窄，不适用于功率比较大的电源。随着工业化的发展，各个工业产业，尤其是钢厂、机械厂等大型制造类产业用电的功率逐渐增大，这些产业对高频开关电源提出了   高的要求，人们又研制出绝缘栅双型晶体管，这种晶体管具有高输入阻抗和低导通压降两大优点，满足了这些高电压产业的需求。进入到20世纪90年代，人们又逐渐出了软开关技术，这种技术几乎实现了开关零损耗，工作频率以及效率也提高。21世纪，随着电子科技的发展，开关电源走进了数字化时代，人们利用数控芯片对电源回路进行控制，实现了高频开关电源的智能化。
　　二、高频电源开关的基本原理
　　高频开关电源能够在瞬间将高频的交流电压转换为稳定的直流电压，其过程并不简单。基本原理可以通过以下几步来解释：
　　①交流输入电压进入电网滤波器，电网滤波器替整个系统排除外界的各种干扰。②排除干扰后的电流进入到整流滤波器，整流滤波器将交流电压转换为直流电压。③被转换后的直流电压进入到高频开关变换器，再被转换为高频交流电压。④高频交流电源经过变压器的转换，输出交流电压，这种交流电压满足隔离输出需要。⑤输出整流滤波，使高频交流电压转换为直流电压。在整个转换的过程中，控制电路与保护电路共同工作，相互配合，整个转换过程的   、稳定。
　　三、高频开关电源的设计
　　1、输入技术参数的设计
　　在对高频开关电源进行设计时，技术参数是需要考量的重要内容。对于输入技术参数来说，   先要考虑额定电压。不同地区有不同的标准，所以在对高频开关电源外壳电源进行设计时，要选择符合当地标准的额定电压。如果要求设计的高频开关电源能够有比较广的应用范围，则需要在设计时加入切换功能。其次要考虑的是交流电频率，设计时   满足   标准，一般在50Hz左右。   后要考虑开关电源的效率。开关电源的效率是指输出功率与输入功率的比值(去除无效功率。开关电源的效率主要受电路损耗的影响，而电路损耗具有很多不确定因素，这些损耗也是无法避免的，只能尽量减小，为高频开关电源设计一个较好的散热环境，减轻电路的损耗。
　　2、输出技术参数的设计
　　对输出技术参数进行设计时，   先要考虑额定输出电压。要对额定输出电压的范围、纹波系数等进行明确的规定。其次要考虑纹波噪声：尽量降低纹波系数，一般情况下要小于1%，噪声要小于输出电压的0.5%。   后要考虑稳压精度，稳压精度可以理解为调整电压大小的能力。通常情况下，输出电压受很多因素的影响，温度、负载、输入电压、纹波噪声等这些因素变化在发生变化时，都会导致输出电压的变化，因此，要提高稳压精度，就   尽量减少这些因素的变化。
　　3、变换器的设计
　　变换器有很多设计方式，每种方式都有各自的优势。   初的设计中，人们都采用各种线性变换器，随着高频开关电源的不断发展，变换器的设计也不断丰富，在原来线性变换器的基础上，延伸出了多种直流开关电源变换器，这种变换器的优点是具有隔离功能。目前，应用比较广泛的是全桥变换电路。全桥变换电路虽然比较复杂，整个电路中的开关也比较多，但是它具有很高的转换效率，整个电路对输入电压消耗少，利用效率比较高。因此，对于转换效率要求比较高的电源，通常都采用全桥变换电路。
　　4、变压器的设计
　　变压器是对电压和电流进行转换的器件，它的性能直接影响了整个高频开关电源的工作效率，是设计中的。在对变压器进行设计时，要考虑很多因素：
　　①在对变压器的线路进行绕制时，   要选择的绕制工艺，它能够对变压器的损耗产生比较大的影响。②在对变压器中的芯片进行选择时，   要注意该芯片是否适合该变压器，尽量防止出现磁饱和现象。③在对变压器进行设计时，要降低变压器对电路中其它元件的干扰，同时，也要它能够防止外界环境对其自身的干扰。④在其性良好性能的基础上，降低成本。
　　四、对高频开关电源未来发展的畅想
　　1、向低碳、环保方向发展
　　低碳、环保是21世纪的主题，任何行业的发展都要向着这一主题进行，高频开关电源的发展也不例外。未来对高频模块电源外壳电源的设计要融入新的理念，在注重经济效益的同时，   要注态效益。新一代的高频开关电源，除了向小型化方向发展、节省材料之外，还要使其在运行的过程中产生   少的热量，减少耗电量、提高工作效率，同时降低其对周围环境的影响。总之，未来的高频开关电源将具备   多的优点，兼备经济价值和环保价值。
　　2、开展数字开关电源的
　　电子科技的发展使人类进入了电子时代，数字开关电源逐渐发展。人们使用芯片对整个电路系统进行控制，   实现智能化。这种技术虽然没有   成熟，但是其特有的优点已经让我们看到了它的发展潜力：电路设计简单化，调试相对容易；整个系统由网络控制，可以远程观察，操作简单；智能化的开关电源能够避免电磁干扰等。
　　现代高频开关电源的设计具有很多明显的特点：逐渐趋于小型化，为我们节省了   多的材料和空间；高频电源开关的发展逐渐淘汰了线性电源；在高频开关电源的设计中，逐渐对电磁干扰的屏蔽，提高其工作效率。高频开关电源未来仍然具有很大的发展空间，结合电子科技，利用计算机技术实现对整个电源的控制。电子科技的发展将为这一方向提供技术支持，使未来的高频电源实现数字化、智能化。