拓扑的开关模式功率转换器
发布时间:2020/9/14 21:53:47 访问次数:4126
计算功率密度很容易,但如何定义标称功率和体积通常会导致歧义。
根据功率密度比较电源,则需要对这个简单的定义作出充分的说明。
输出功率是指转换器在最坏的环境条件下可以提供的连续输出功率。环境温度、最大可接受外壳温度、方向、海拔高度和预期寿命都可能会影响相关功率能力。
根据转换器的应用和结构,以多种不同的方式定义电源容量。一些变量可能会显著影响容量,从而影响所报告的电源功率密度:包含或排除电磁干扰滤波器、风扇、外壳要求以及输入和输出储能电容器。这些通常是需要的,但不是许多模块化电源的一部分。在比较功率密度数据时,必须了解并考虑这些变量。
从开关模式电源转换的早期发展以来,效率一直是电力技术创新的驱动力。依赖于输入输出电压比以及少数可用拓扑的开关模式功率转换器,可以打破线性电源的确定性效率。
在个人计算机和电子、电信和半导体技术进步的推动下,提高效率的需求大大加快。功率解决方案效率的提高促进了功率密度的不断进步。
在电力输送应用中,效率和功率密度是紧密耦合的。
能源危机的浪潮以及随之出现的监管要求使得效率成为电力系统的一个更重要的属性,特别是对于节能和总体拥有成本而言。
高功率密度已被公认为是电力系统工程的终极巅峰。
为了更好地理解对功率密度的关注,让我们看看实现高功率密度所需的条件。即使是外行也能看出,效率、尺寸和功率密度之间的特殊关系是显而易见的。
效率被认为是实现高功率密度的“把关人”,因为降低器件的热量至关重要。如要利用更高的效率,必须缩小解决方案的体积(换句话说,尺寸必须缩小)。
实现高效率和小尺寸则需要一种能够在高工作频率下高效工作的解决方案。这种解决方案尤其应该考虑:
降低开关损耗。一种可以提供低导通和低开关损耗的开关元件。
拓扑、控制和电路设计。您需要正确的拓扑结构才能在高开关频率下工作。基于所应用的控制技术,考虑到大多数转换器拓扑可以在不同的模式下工作,例如传统的方波脉冲宽度调制、零电压或零电流转换或全谐振模式,控制方法和创新的电路实现也很重要。
集成。高工作频率对无源元件的缩放效应可以缩小功率转换器的尺寸。但是,功率密度难题中还有另一个非常重要的部分--集成,见于在硅技术中通过单片整合电源、控制元件。在半导体器件方面,设计人员正在使用集成多个半导体裸片的多芯片模块技术,在许多情况下甚至是无源器件、电容器和磁性组件。转换器及其外壳的机械和印刷电路板设计无疑是实现高功率密度的关键因素。
(素材:chinaaet.如涉版权请联系删除)
计算功率密度很容易,但如何定义标称功率和体积通常会导致歧义。
根据功率密度比较电源,则需要对这个简单的定义作出充分的说明。
输出功率是指转换器在最坏的环境条件下可以提供的连续输出功率。环境温度、最大可接受外壳温度、方向、海拔高度和预期寿命都可能会影响相关功率能力。
根据转换器的应用和结构,以多种不同的方式定义电源容量。一些变量可能会显著影响容量,从而影响所报告的电源功率密度:包含或排除电磁干扰滤波器、风扇、外壳要求以及输入和输出储能电容器。这些通常是需要的,但不是许多模块化电源的一部分。在比较功率密度数据时,必须了解并考虑这些变量。
从开关模式电源转换的早期发展以来,效率一直是电力技术创新的驱动力。依赖于输入输出电压比以及少数可用拓扑的开关模式功率转换器,可以打破线性电源的确定性效率。
在个人计算机和电子、电信和半导体技术进步的推动下,提高效率的需求大大加快。功率解决方案效率的提高促进了功率密度的不断进步。
在电力输送应用中,效率和功率密度是紧密耦合的。
能源危机的浪潮以及随之出现的监管要求使得效率成为电力系统的一个更重要的属性,特别是对于节能和总体拥有成本而言。
高功率密度已被公认为是电力系统工程的终极巅峰。
为了更好地理解对功率密度的关注,让我们看看实现高功率密度所需的条件。即使是外行也能看出,效率、尺寸和功率密度之间的特殊关系是显而易见的。
效率被认为是实现高功率密度的“把关人”,因为降低器件的热量至关重要。如要利用更高的效率,必须缩小解决方案的体积(换句话说,尺寸必须缩小)。
实现高效率和小尺寸则需要一种能够在高工作频率下高效工作的解决方案。这种解决方案尤其应该考虑:
降低开关损耗。一种可以提供低导通和低开关损耗的开关元件。
拓扑、控制和电路设计。您需要正确的拓扑结构才能在高开关频率下工作。基于所应用的控制技术,考虑到大多数转换器拓扑可以在不同的模式下工作,例如传统的方波脉冲宽度调制、零电压或零电流转换或全谐振模式,控制方法和创新的电路实现也很重要。
集成。高工作频率对无源元件的缩放效应可以缩小功率转换器的尺寸。但是,功率密度难题中还有另一个非常重要的部分--集成,见于在硅技术中通过单片整合电源、控制元件。在半导体器件方面,设计人员正在使用集成多个半导体裸片的多芯片模块技术,在许多情况下甚至是无源器件、电容器和磁性组件。转换器及其外壳的机械和印刷电路板设计无疑是实现高功率密度的关键因素。
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