【概要描述】有報道稱，中國的開關(guān)電源近年來發(fā)展很快。本世紀(jì)頭十年，年銷售增長超過10%，年銷售額超過2000萬臺。仔細(xì)閱讀后，發(fā)現(xiàn)該數(shù)字包括百瓦級以下的低功率開關(guān)電源，如個人電腦和家用電器。本文只討論千瓦級以上電力電子范圍內(nèi)的開關(guān)電源。應(yīng)該肯定的是，大功率開關(guān)電源的發(fā)展速度應(yīng)該是跳躍式的。

有報道稱，中國的開關(guān)電源近年來發(fā)展很快。本世紀(jì)頭十年，年銷售增長超過10%，年銷售額超過2000萬臺。仔細(xì)閱讀后，發(fā)現(xiàn)該數(shù)字包括百瓦級以下的低功率開關(guān)電源，如個人電腦和家用電器。本文只討論千瓦級以上電力電子范圍內(nèi)的開關(guān)電源。應(yīng)該肯定的是，大功率開關(guān)電源的發(fā)展速度應(yīng)該是跳躍式的。

一、大功率高壓電源的分類
一般來說，大功率電源可以分為線性電源和開關(guān)電源。
(1)線性電源主要包括工頻變壓器、大功率整流電路、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路等。該方法通過變壓器變換交流電，通過整流電路整流濾波得到直流電壓，通過電壓反饋調(diào)節(jié)輸出電壓得到高精度直流電壓。
(2)開關(guān)電源通過電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。首先，電網(wǎng)的輸入交流整流到DC，開關(guān)管由逆變器高頻脈寬調(diào)制信號控制，輸出鋸齒形高頻交流電壓，施加到開關(guān)變壓器的初級。開關(guān)變壓器的次級感應(yīng)出高頻電壓，該電壓被整流和濾波以提供負(fù)載所需的DC電壓，同時防止高頻噪聲干擾負(fù)載。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制脈寬調(diào)制占空比，達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。
其特點(diǎn)是當(dāng)功率相同時，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積越小，但對開關(guān)管的要求越高。開關(guān)變壓器的次級可以具有多個繞組，或者一個繞組可以具有多個抽頭，以獲得所需的輸出。
事實(shí)上，已經(jīng)有了具有很高集成度的特殊芯片，這使得外圍電路非常簡單，甚至無需調(diào)試。例如，開關(guān)電源芯片(或模塊)可以通過匹配一些阻容元件和開關(guān)變壓器而制成基本的開關(guān)電源。
(3)根據(jù)不同的要求，在不同的場合使用直流電。線性電源的輸出是線性直流。這項(xiàng)技術(shù)非常成熟。它能實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性、高質(zhì)量、小紋波、無干擾和無噪聲，可用于高要求的場合。其缺點(diǎn)是體積大、重量大、功耗高、轉(zhuǎn)換效率低。這種電源不適合計算機(jī)和其他設(shè)備的需要，將逐漸被開關(guān)電源所取代。這是過去使用的傳統(tǒng)線性電源。其次是開關(guān)電源，它會在工作過程中產(chǎn)生大的尖峰干擾和大的紋波。應(yīng)該采取措施。其優(yōu)點(diǎn)是重量輕、容量大、效率高、體積小、熱損失小。它的缺點(diǎn)是噪音大和電磁干擾，但目前的屏蔽技術(shù)已經(jīng)到位。
開關(guān)電源
 
二、開關(guān)電源的現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代，開關(guān)電源相繼進(jìn)入電子電氣設(shè)備的各個領(lǐng)域。開關(guān)電源已廣泛應(yīng)用于程控交換機(jī)、通信、電子檢測設(shè)備電源和控制設(shè)備電源。開關(guān)電源還具有電路復(fù)雜、射頻干擾和電磁干擾大的缺點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，上述缺點(diǎn)正在被逐步克服。整個電路分為主電路和控制電路。主電路包括輸入整流濾波、功率轉(zhuǎn)換和輸出整流濾波。大容量電源產(chǎn)品需求快速增長，開關(guān)電源市場穩(wěn)步增長。由于國家越來越重視能源和環(huán)境保護(hù)問題，電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源在節(jié)能、降耗和環(huán)保方面發(fā)揮著越來越重要的作用。高效率、大容量的機(jī)組逐漸成為市場的主力軍，有效地拉動了供電市場的需求。因此，中國供電市場的這一變化與我國的宏觀政策取向和電力行業(yè)的影響密切相關(guān)。受國家宏觀政策影響，中國電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。小型火電機(jī)組相繼停運(yùn)，大型高效機(jī)組投入運(yùn)行。電力行業(yè)的這一結(jié)構(gòu)性變化極大地推動了市場對大容量電源的需求，從而有效地推動了開關(guān)電源市場的穩(wěn)定增長。
市場集中度相對較低，制造商之間的競爭也相對激烈。中國擁有近1000家電源制造商，分布廣泛分散，市場規(guī)模相對均衡。所有制造商的市場份額都低于10%。開關(guān)電源市場集中度相對較低，制造商之間的激烈競爭已經(jīng)成為開關(guān)電源市場的主要特征之一。隨著競爭的加劇，供電企業(yè)充分重視市場規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)研發(fā)能力，以提高品牌影響力和市場競爭力。
技術(shù)進(jìn)步推動產(chǎn)品創(chuàng)新。電源產(chǎn)品與電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展密切相關(guān)。近年來，隨著我國電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)電源產(chǎn)品也朝著高頻、高功率密度、高功率因數(shù)、高效率、高可靠性和高智能化方向發(fā)展。這種由技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動的產(chǎn)品創(chuàng)新也得到市場的認(rèn)可?！熬G色”電源和模塊化電源的出現(xiàn)在節(jié)能、降耗和環(huán)保方面發(fā)揮了重要作用，對緩解我國能源和環(huán)境問題大有裨益。
總之，開關(guān)電源是電力電子發(fā)展的必然產(chǎn)物，符合時代的發(fā)展。它的出現(xiàn)帶來了技術(shù)創(chuàng)新。目前，國內(nèi)外都在發(fā)展開關(guān)電源，其前景十分廣闊。開關(guān)電源在一定程度上取代傳統(tǒng)電源是必然趨勢。
 
三、開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子的各種供電系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)是核心。對于大規(guī)模電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大和笨重。采用高墩開關(guān)電源技術(shù)，將大大減小其體積和重量，大大提高電源的利用效率，節(jié)省材料，降低成本。在電動汽車和變頻驅(qū)動中，開關(guān)電源技術(shù)是必不可少的。開關(guān)電源可以改變功耗的頻率，從而實(shí)現(xiàn)近乎理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù)是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通信電源、高頻加熱電源、激光電源、電源操作電源等)的核心技術(shù)。)。21世紀(jì)開關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢可以概括為以下三個方面
(1)高頻理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。因此，當(dāng)我們將頻率從50Hz增加到20Hz，再增加400倍時，電氣設(shè)備的體積和重量一般會下降到1/20。
(2)模塊化有兩層含義，一是電源設(shè)備的模塊化，二是電源設(shè)備的模塊化。
(3)數(shù)字信號和數(shù)字電路變得越來越重要。數(shù)字信號處理技術(shù)越來越完善和成熟，顯示出越來越多的優(yōu)勢。因此，對于智能開關(guān)電源，當(dāng)需要計算機(jī)控制時，數(shù)字技術(shù)是必不可少的。
(4)綠色供電系統(tǒng)的綠化有兩層含義:首先，顯著的節(jié)電可以減少環(huán)境污染。其次，這些能源不會(或更少)污染電網(wǎng)。開關(guān)電源需要是綠色的。