,是相對(duì)于線性穩(wěn)壓電源的一種的新型穩(wěn)壓電源電,它通過(guò)對(duì)輸出電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并動(dòng)態(tài)控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通與斷開(kāi)的時(shí)間比值來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。
由于開(kāi)關(guān)電源效率高且容易小型化,因此已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代大多數(shù)電子產(chǎn)品中。如果說(shuō)每個(gè)現(xiàn)代家庭都至少有一個(gè)開(kāi)關(guān)電源都不為過(guò),如電視機(jī)(彩色的)、電腦、筆記本、電磁爐等等內(nèi)部都有開(kāi)關(guān)電源,蝦米?這些東西你們家都沒(méi)有?我去!那手機(jī)有沒(méi)有?手機(jī)充電器也是一個(gè)小型的開(kāi)關(guān)電源,中招了吧!手機(jī)也沒(méi)有,那就是古代家庭了,忽略之!
開(kāi)關(guān)電源主要的原材料是變壓器、功率器件、電感器、電抗器等。開(kāi)關(guān)電源屬于電子工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品,下游涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域,包括電信、郵政、銀行、證券、鐵、民航、稅務(wù)、工商、石油、海運(yùn)、航空航天、軍隊(duì)等。
目前,開(kāi)關(guān)電源行業(yè)已形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈,上游國(guó)際主流元器件供應(yīng)商控制了開(kāi)關(guān)電源IC芯片的制造技術(shù),中游電源制造商根據(jù)其掌握的不同水平的電源制造專業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)能力為下游客戶提供不同技術(shù)水平、類型的電源產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源行業(yè)下游為工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽(tīng)產(chǎn)品,安防,LED燈袋,電腦機(jī)箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
開(kāi)關(guān)電源作為用電設(shè)備中必不可少的設(shè)備,應(yīng)用領(lǐng)域眾多,且不存在替代設(shè)備。因此其市場(chǎng)規(guī)模龐大。數(shù)據(jù)顯示,近年來(lái)中國(guó)開(kāi)關(guān)電源銷售額保持持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng),2012行業(yè)銷售收入為989億元,2016年上升至1268億元,同比增長(zhǎng)5.63%。預(yù)計(jì)2017年行業(yè)銷售收入將進(jìn)一步上升至1347億元。
此外,我國(guó)電源開(kāi)關(guān)在發(fā)展的過(guò)程中呈現(xiàn)出小型化、薄型化、輕量化、高頻化趨勢(shì)。因?yàn)?,隨著電源開(kāi)關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,用戶對(duì)開(kāi)關(guān)電源便攜性要求越來(lái)越高。而在一定范圍內(nèi),開(kāi)關(guān)頻率的提高,不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸,而且還能夠干擾,改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,因此小型化、薄型化、輕量化、高頻化將是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向。
從我國(guó)開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,目前我國(guó)開(kāi)關(guān)電源主要集中在工業(yè)領(lǐng)域,占比達(dá)53.94%,其次為消費(fèi)電子類領(lǐng)域,占比達(dá)33.05%。二者總占比超過(guò)85%以上,行業(yè)需求領(lǐng)域集中度非常高。
未來(lái),隨著一些新興行業(yè)的快速發(fā)展,前瞻預(yù)計(jì)以往占市場(chǎng)比重不大的行業(yè)如電力、交通、新能源等對(duì)開(kāi)關(guān)電源的需求將呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,增長(zhǎng)速度相對(duì)較快。
中國(guó)開(kāi)關(guān)電源行業(yè)市場(chǎng)化程度較高,呈現(xiàn)完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)格局。全國(guó)開(kāi)關(guān)電源的供應(yīng)商主要分布在華北、華東和華南,分布在其他區(qū)域的企業(yè)只有26%。從產(chǎn)業(yè)集群來(lái)看,主要經(jīng)形成了珠三角地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū),以及、天津、附近的首都經(jīng)濟(jì)圈地區(qū)三大產(chǎn)業(yè)區(qū),另外在西安、武漢也有少量開(kāi)關(guān)電源企業(yè)分布。
開(kāi)關(guān)電源模塊是新一代的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品,主要應(yīng)用于民用、工業(yè)和軍用等眾多領(lǐng)域,包括交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn),模塊電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源發(fā)展十分迅速。
數(shù)據(jù)顯示,近年來(lái),我國(guó)模塊電源市場(chǎng)需求呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì),2012年我國(guó)電源銷售規(guī)模為35億元,2016年上升至59.4億元,2013-2016年復(fù)合增長(zhǎng)率為14.14%。比開(kāi)光電源年均6.41%高7.72個(gè)百分點(diǎn)。行業(yè)發(fā)展迅速,且根據(jù)模塊電源下游需求,未來(lái)幾年我國(guó)模塊電源市場(chǎng)銷售規(guī)模將以12%-18%增長(zhǎng)速度發(fā)展。
之所以稱其為線性電源,是因?yàn)槠浞€(wěn)定輸出電壓的基本原理是:通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整管(如三極管)的壓降VD來(lái)穩(wěn)定相應(yīng)的輸出電壓VO,也因調(diào)整管處于線性放大區(qū)而得名。如果某些因素使得輸出電壓VO下降了,則控制環(huán)降低調(diào)整管的壓降VD,從而輸出電壓Vo不變,反之亦然,但這樣帶來(lái)的缺點(diǎn)是調(diào)整管消耗的功率很大,使得該電轉(zhuǎn)換效率低下,當(dāng)然,線性電源的優(yōu)點(diǎn)是電簡(jiǎn)單,紋波小,但是在很多應(yīng)用場(chǎng)合下,轉(zhuǎn)換效率才是至關(guān)重要的。
為了進(jìn)一步提升穩(wěn)壓電中的轉(zhuǎn)換效率,提出用處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的調(diào)整管來(lái)代替線性電源中處于線性狀態(tài)中的調(diào)整管
,結(jié)構(gòu)只能用來(lái)對(duì)輸入電壓VI進(jìn)行降壓處理,因?yàn)榭刂菩盘?hào)的占空比是不可能超過(guò)1的,這一點(diǎn)與線性電源是類似的,而且設(shè)計(jì)比較好的開(kāi)關(guān)電源電,其效率可達(dá)到90%以上,這看起來(lái)似乎是個(gè)不錯(cuò)的降壓穩(wěn)壓方案,但任何方案都不會(huì)是完美的,隨之而來(lái)的問(wèn)題也接踵而至,比如紋波、噪聲、EMI等問(wèn)題,下面我們簡(jiǎn)單介紹一下:
紋波即上圖所示的輸出電壓波動(dòng)成分的峰峰值,自然是越小越好。要降低紋波有很多途徑,增大電感量或電容量就是常用的途徑之一,
1.主電沖擊電流限幅:接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。輸入濾波器:其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分。輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
2.控制電一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測(cè)試電提供的數(shù)據(jù),經(jīng)電鑒別,提供控制電對(duì)電源進(jìn)行各種措施。
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