開關電源模塊的分類與作用

三河博電科技 專業(yè)電源模塊 開關電源模塊的分類與作用

開關電源模塊是將開關電源上的分立元器件進行模塊化封裝，從而形成體積更小、功率密度更高的模塊電源 。其內(nèi)部電路也是開關電源。

開關電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類，DC/DC 變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化，且設計技術及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標準化，并已得到用戶的認可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。

直流斬波

DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts 不變，改變 ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton 不變，改變 Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：

（1） Buck 電路――降壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 小于輸入電壓 Ui，極性相同。

（2） Boost 電路――升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大于輸入電壓 Ui，極性相同。

（3） Buck-Boost 電路――降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。

（4） Cuk 電路――降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大于或小于輸入電壓 UI,極性相反，電容傳輸。

當今軟開關技術使得 DC/DC 發(fā)生了質(zhì)的飛躍，多種 ECI 軟開關 DC/DC 變換器，其最大輸出功率有 300W、600W、800W 等，相應的功率密度為（6、2、10、17）W/cm3，效率為（80-90）%。日本 NemicLambda 公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊 RM 系列，其開關頻率為（200~300）kHz，功率密度已達到 27 W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET 代替肖特基二極管），是整個電路效率提高到 90%。

AC/DC

AC/DC 變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC 變換器輸入為 50/60Hz 的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準（如 UL、CCEE 等）及 EMC 指令的限制（如 IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加 EMC 濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制 AC/DC 電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決 EMC 電磁兼容問題難度加大，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使得電源工作消耗增大，限制了 AC/DC 變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

AC/DC 變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單項、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。

優(yōu)點

設計簡單。只需一個電源模塊，配上少量分立元件，即可獲得電源。

縮短開發(fā)周期。模塊電源一般備有多種輸入、輸出選擇。用戶也可以重復迭加或交叉迭加，構(gòu)成積木式組合電源，實現(xiàn)多路輸入、輸出，大大削減了樣機開發(fā)時間。

變更靈活。產(chǎn)品設計如需更改，只需轉(zhuǎn)換或并聯(lián)另一合適電源模塊即可。

技術要求低。模塊電源一般配備標準化前端、高集成電源模塊和其他元件，因此令電源設計更簡單。

模塊電源外殼有集熱沉、散熱器和外殼三位一體的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)了模塊電源的傳導冷卻方式，使電源的溫度值趨近于最小值。同時，又賦予了模塊電源金玉其表的包裝。

質(zhì)優(yōu)可靠。模塊電源一般均采用全自動化生產(chǎn)，并配以高科技生產(chǎn)技術，因此品質(zhì)穩(wěn)定、可靠。

用途廣泛：模塊電源可廣泛應用于航空航天、機車艦船、軍工兵器、發(fā)電配電、郵電通信、冶金礦山、自動控制、家用電器、儀器儀表和科研實驗等社會生產(chǎn)和生活的各個領域，尤其是在高可靠和高技術領域發(fā)揮著不可替代的重要作用。