电泳设备技能翻开的十大重视点

时间：2015-06-26

电泳设备一直是电子职业里非常抢手的技能，而它的翻开趋势又是咱们有必要时间重视的疑问，不然一不留神就会跟不上技能翻开的脚步。电子元件技能网做了项电泳设备技能翻开重视焦点查询，得出来以下十个抢手重视点。

重视点一：功率半导体器材功用

1998年，Infineon公司推出冷mos管，它选用“ 超级结”（Super-Junction）构造，故又称超结功率 MOSFET。作业电压600V～800V，通态电阻几乎下降了一个数量级，仍坚持电泳速度快的特征，是一种有翻开未来的高频功率半导体电子器材。

IGBT刚出现时，电压、电流额定值只需600V、25A。很长一段时间内，耐压水平限于1200V～1700V，经过长时间的探求研讨和改善，如今 IGBT的电压、电流额定值已别离抵达3300V/1200A和4500V/1800A，高压IGBT单片耐压已抵达6500V，通常IGBT的作业频率上限为20kHz～40kHz，根据穿通（PT）型构造运用新技能制作的IGBT，可作业于150kHz（硬电泳）和300kHz（软电泳）。

IGBT的技能翻开实际上是通态压降，疾速电泳和高耐压才华三者的折中。跟着技能和构造办法的不相同，IGBT在20年前史翻开进程中，有以下几种类型：穿通（PT）型、非穿通（NPT）型、软穿通（SPT）型、沟漕型和电场截止（FS）型。

碳化硅SiC是功率半导体器材晶片的志趣资料，其利益是：禁带宽、作业温度高（可达600℃）、热稳定性好、通态电阻小、导热功用好、漏电流极小、 PN结耐压高级，有利于制作出耐高温的高频大功率半导体电子元器材。

重视点二：电泳设备功率密度

行进电泳设备的功率密度，使之小型化、轻量化，是咱们不断极力寻求的方针。电源的高频化是世界电力电子界研讨的抢手之一。电源的小型化、减轻分量对便携式电子设备（如移动电话，数字相机等）尤为重要。使电泳设备小型化的具体办法有：

一是高频化。为了结束电源高功率密度，有必要行进PWM变换器的作业频率、然后减小电路中储能元件的体积分量。

二是运用压电变压器。运用压电变压器可使高频功率变换器结束轻、小、薄和高功率密度。压电变压器运用压电陶瓷资料特有的 “电压-振荡”变换和“振荡- 电压”变换的性质传送能量，其等效电路如同一个串并联谐振电路，是功率变换领域的研讨抢手之一。

三是选用新式电容器。为了减小电力电子设备的体积和分量，有必要设法改善电容器的功用，行进能量密度，并研讨开发适合于电力电子及电源体系用的新式电容器，央求电容量大、等效串联电阻ESR 小、体积小等。

重视点三：高频磁与同步整流技能

电源体系中运用很多磁元件，高频磁元件的资料、构造和功用都不相同于工频磁元件，有很多疑问需要研讨。对高频磁元件所用磁性资料有如下央求：损耗小，散热功用好，磁功用优胜。适用于兆赫级频率的磁性资料为咱们所重视，纳米结晶软磁资料也已开发运用。

高频化往后，为了行进电泳设备的功率，有必要开发和运用软电泳技能。它是曾经几十年世界电源界的一个研讨抢手。

关于低电压、大电流输出的软电泳变换器，进一步行进其功率的办法是设法下降电泳的通态损耗。例如同步整流SR技能，即以功率MOS管反接作为整流用电泳二极管，替代萧特基二极管（SBD），可下降管压降，然后行进电路功率。

重视点四：散布电源构造

散布电源体系适合于用作超高速集成电路构成的大型作业站（如图像处理站）、大型数字电子沟通体系等的电源，其利益是：可结束 DC/DC变换器组件模块化；简略结束N+1功率冗余，易于扩增负载容量；可下降48V母线上的电流和电压降；简略做到热散布均匀、便于散热 方案；瞬态照顾好；可在线替换失效模块等。

如今散布电源体系有两种构造类型，一是两级构造，另一种是三级构造。

重视点五：PFC变换器

由于AC/DC变换电路的输入端有整流元件和滤波电容，在正弦电压输入时，单相整流电源供电的电子设备，电网侧（沟通输入端）功率因数仅为 0.6～0.65。选用PFC（功率因数校正）变换器，网侧功率因数可行进到0.95～0.99，输入电流THD小于10%。既治理了电网的谐波污染，又行进了电源的整体功率。这一技能称为有源功率因数校正APFC单相APFC国内外开发较早，技能已较老练；三相APFC的拓扑类型和操控战略虽然现已有很多种，但还有待持续研讨翻开。

通常高功率因数AC/DC电泳设备，由两级拓扑构成，关于小功率AC/DC电泳设备来说，选用两级拓扑构造整体功率低、本钱高。

假如对输入端功率因数央求不特别高时，将PFC变换器和后级DC/DC变换器组合成一个拓扑，构成单级高功率因数AC/DC电泳设备，只用一个主电泳管，可使功率因数校正到0.8以上，并使输出直流电压可调，这种拓扑构造称为单管单级即S4PFC变换器。

重视点六：电压调节器模块VRM

电压调节器模块是一类低电压、大电流输出DC-DC变换器模块，向微处理器供应电源。

如今数据处理体系的速度和功率日益行进，为下降微处理器IC的电场强度和功耗，有必要下降逻辑电压，新一代微处理器的逻辑电压已下降至1V，而电流则高达50A～100A，所以对VRM的央求是：输出电压很低、输出电流大、电流改动率高、疾速照顾等。

重视点七：全数字化操控

电源的操控现已由模仿操控，模数混合操控，进入到全数字操控期间。全数字操控是一个新的翻开趋势，现已在很多功率变换设备中得到运用。

可是曾经数字操控在DC/DC变换器中用得较少。近两年来，电源的高功用全数字操控芯片现已开发，费用也已降到比照合理的水平，欧美已有多家公司开发并制作出电泳变换器的数字操控芯片及软件。

全数字操控的利益是：数字 信号与混合模数信号比照能够标定更小的量，芯片报价也更低价；对电流查看过错能够进行准确的数字校正，电压查看也更准确；能够结束疾速，活络的操控方案。

重视点八：电磁兼容性

高频电泳设备的电磁兼容EMC疑问有其特殊性。功率半导体电泳管在电泳过程中发生的di/dt和dv /dt，致使强大的传导电磁干扰和谐波干扰。有些情况还会致使强电磁场（通常是近场）辐射。不但严峻污染周围电磁环境，对邻近的电气设备形成电磁干扰，还也许危及邻近操作人员的安全。一起，电力电子电路（如电泳变换器）内部的操控电路也有必要能接受电泳动作发生的EMI及运用现场电磁噪声的干扰。国内外很多大学均翻开了电力电子电路的电磁干扰和电磁兼容性疑问的研讨，并取得了不少可喜效果。近几年研讨效果标明，电泳变换器中的电磁噪音源，首要来自立电泳器材的电泳效果所发生的电压、电流改动。改动速度越快，电磁噪音越大。

重视点九：方案和查验技能

建模、仿真和CAD是一种新的方案东西。为仿真电源体系，首先要建立仿真模型，包含电力电子器材、变换器电路、数字和模仿操控电路以及磁元件和磁场散布模型等，还要思考电泳管的热模型、可用性模型和 EMC模型。各种模型不相同很大，建模的翻开方向是：数字-模仿混合建模、混合层次建模以及将各种模型构成一个共同的多层次模型等。

电源体系的CAD，包含主电路和操控电路方案、器材挑选、参数最优化、磁方案、热方案、EMI方案和印制电路板方案、可用性预估、计算机辅佐归纳和优化方案等。用根据仿真的专家体系进行电源体系的CAD，可使所方案的体系功用最优，削减方案制作费用，并能做可制作性剖析，是21世纪仿真和CAD技能的翻开方向之一。此外，电源体系的热查验、EMI查验、可用性查验等技能的开发、研讨与运用也是应大力翻开的。

重视点十：体系集成技能

电源设备的制作特征是：非标准件多、劳动强度大、方案周期长、本钱高、可用性低一级，而用户央求制作厂出产的电源商品更加有用、可用性更高、更轻小、本钱更低。这些情况使电源制作厂家接受无量压力，火急需要翻开集成电源模块的研讨开发，使电源商品的标准化、模块化、可制作性、方案出产、下降本钱等方针得以结束。 实际上，在电源集成技能的翻开进程中，现现已历了电力半导体器材模块化，功率与操控电路的集成化，集成无源元件（包含磁集成技能）等翻开期间。这些年的翻开方向是将小功率电源体系集成在一个芯片上，能够使电源商品更为紧凑，体积更小，也减小了引线长度，然后减小了寄生参数。在此基础上，能够结束一体化，悉数元器材连同操控维护集成在一个模块中。