拓撲的開關模式功率轉換器
發布時間:2020/9/14 21:53:47 訪問次數:4105
計算功率密度很容易,但如何定義標稱功率和體積通常會導致歧義。
根據功率密度比較電源,則需要對這個簡單的定義作出充分的說明。
輸出功率是指轉換器在最壞的環境條件下可以提供的連續輸出功率。環境溫度、最大可接受外殼溫度、方向、海拔高度和預期壽命都可能會影響相關功率能力。
根據轉換器的應用和結構,以多種不同的方式定義電源容量。一些變量可能會顯著影響容量,從而影響所報告的電源功率密度:包含或排除電磁干擾濾波器、風扇、外殼要求以及輸入和輸出儲能電容器。這些通常是需要的,但不是許多模塊化電源的一部分。在比較功率密度數據時,必須了解并考慮這些變量。
從開關模式電源轉換的早期發展以來,效率一直是電力技術創新的驅動力。依賴于輸入輸出電壓比以及少數可用拓撲的開關模式功率轉換器,可以打破線性電源的確定性效率。
在個人計算機和電子、電信和半導體技術進步的推動下,提高效率的需求大大加快。功率解決方案效率的提高促進了功率密度的不斷進步。
在電力輸送應用中,效率和功率密度是緊密耦合的。
能源危機的浪潮以及隨之出現的監管要求使得效率成為電力系統的一個更重要的屬性,特別是對于節能和總體擁有成本而言。
高功率密度已被公認為是電力系統工程的終極巔峰。
為了更好地理解對功率密度的關注,讓我們看看實現高功率密度所需的條件。即使是外行也能看出,效率、尺寸和功率密度之間的特殊關系是顯而易見的。
效率被認為是實現高功率密度的“把關人”,因為降低器件的熱量至關重要。如要利用更高的效率,必須縮小解決方案的體積(換句話說,尺寸必須縮小)。
實現高效率和小尺寸則需要一種能夠在高工作頻率下高效工作的解決方案。這種解決方案尤其應該考慮:
降低開關損耗。一種可以提供低導通和低開關損耗的開關元件。
拓撲、控制和電路設計。您需要正確的拓撲結構才能在高開關頻率下工作。基于所應用的控制技術,考慮到大多數轉換器拓撲可以在不同的模式下工作,例如傳統的方波脈沖寬度調制、零電壓或零電流轉換或全諧振模式,控制方法和創新的電路實現也很重要。
集成。高工作頻率對無源元件的縮放效應可以縮小功率轉換器的尺寸。但是,功率密度難題中還有另一個非常重要的部分--集成,見于在硅技術中通過單片整合電源、控制元件。在半導體器件方面,設計人員正在使用集成多個半導體裸片的多芯片模塊技術,在許多情況下甚至是無源器件、電容器和磁性組件。轉換器及其外殼的機械和印刷電路板設計無疑是實現高功率密度的關鍵因素。
(素材:chinaaet.如涉版權請聯系刪除)
計算功率密度很容易,但如何定義標稱功率和體積通常會導致歧義。
根據功率密度比較電源,則需要對這個簡單的定義作出充分的說明。
輸出功率是指轉換器在最壞的環境條件下可以提供的連續輸出功率。環境溫度、最大可接受外殼溫度、方向、海拔高度和預期壽命都可能會影響相關功率能力。
根據轉換器的應用和結構,以多種不同的方式定義電源容量。一些變量可能會顯著影響容量,從而影響所報告的電源功率密度:包含或排除電磁干擾濾波器、風扇、外殼要求以及輸入和輸出儲能電容器。這些通常是需要的,但不是許多模塊化電源的一部分。在比較功率密度數據時,必須了解并考慮這些變量。
從開關模式電源轉換的早期發展以來,效率一直是電力技術創新的驅動力。依賴于輸入輸出電壓比以及少數可用拓撲的開關模式功率轉換器,可以打破線性電源的確定性效率。
在個人計算機和電子、電信和半導體技術進步的推動下,提高效率的需求大大加快。功率解決方案效率的提高促進了功率密度的不斷進步。
在電力輸送應用中,效率和功率密度是緊密耦合的。
能源危機的浪潮以及隨之出現的監管要求使得效率成為電力系統的一個更重要的屬性,特別是對于節能和總體擁有成本而言。
高功率密度已被公認為是電力系統工程的終極巔峰。
為了更好地理解對功率密度的關注,讓我們看看實現高功率密度所需的條件。即使是外行也能看出,效率、尺寸和功率密度之間的特殊關系是顯而易見的。
效率被認為是實現高功率密度的“把關人”,因為降低器件的熱量至關重要。如要利用更高的效率,必須縮小解決方案的體積(換句話說,尺寸必須縮小)。
實現高效率和小尺寸則需要一種能夠在高工作頻率下高效工作的解決方案。這種解決方案尤其應該考慮:
降低開關損耗。一種可以提供低導通和低開關損耗的開關元件。
拓撲、控制和電路設計。您需要正確的拓撲結構才能在高開關頻率下工作。基于所應用的控制技術,考慮到大多數轉換器拓撲可以在不同的模式下工作,例如傳統的方波脈沖寬度調制、零電壓或零電流轉換或全諧振模式,控制方法和創新的電路實現也很重要。
集成。高工作頻率對無源元件的縮放效應可以縮小功率轉換器的尺寸。但是,功率密度難題中還有另一個非常重要的部分--集成,見于在硅技術中通過單片整合電源、控制元件。在半導體器件方面,設計人員正在使用集成多個半導體裸片的多芯片模塊技術,在許多情況下甚至是無源器件、電容器和磁性組件。轉換器及其外殼的機械和印刷電路板設計無疑是實現高功率密度的關鍵因素。
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