摘 要：电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。论述了开关电源的基本原理以及开关电源技术的发展和未来趋势。
关键词：开关电源；原理；发展趋势
中图分类号：TP29文献标识码：A
Basic Principle, Development and Trend of Switch Power Supply
LI Jing1， WEI Lin2
（1.Zhengzhou Xingtongpu Cogeneration Power Plant，Henan Zhengzhou 450000；2.Zhengzhou Bureau for 2001 Project，Henan Zhengzhou 450000)
Key words: switch power supply；basic principle；development；trend
1 开关电源的控制结构
一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。实际的开关电源还要有保护电路、功率因数校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。
2 开关电源的构成原理
（1）输入电路：线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。
（2）变换电路：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。
（3）控制电路：向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。基准电路、采样电路、比较放大、V/F变换、振荡器。基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号，驱动开关管的基极。
（4）输出电路：整流、滤波。把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。输出整流技术现在又有半波、全波、恒功率、倍流、同步等整流方式。
3 国际开关电源发展的一个侧面
70年代起，我国在黑白电视机，中小型计算机中开始应用5V，20-200A，20kHZ AC－ DC开关电源。80年代进入大规模生产和广泛应用阶段，并开发研究0.5～5MHz准谐振型软开关电源。80年代中，我国通信电源在AC－DC及DC－DC开关电源应用领域中所占比重还比较低。90年代，中小型（500W以下）AC－DC和DC-DC开关电源的特点是：高频化（开关频率达300－400kHZ）以达到高功率密度，体小量轻；力求高效和高可靠；低成本；低输出电压（≤3V；AC输入端高功率同数等。在今后几年内仍然将沿这些方向发展。
从主要技术标志上看，几十年来推动开关电源性能和技术水平不断提高的本要标志是：
（1）新型高频功率半导体器件的开发使实现开关电源高频化有了可能。
如功率MOSFET和IGBT已完全可代替功率晶体管和晶闸管，从而使中小型开关电源下作频率可达到400kHZ（AC－DC）和1MHZ（DC-DC）的水平。
（2）软开关技术使高效率高频开关变换器的实现有了可能。
PWM开关电源按硬开关模式工作，因而开关损耗大。开关电源高频化可以缩小体积重量，但开关损耗却更大了。为此必须研究开关电比／电流波形个交更的技术。
（3）控制技术研究的进展。
如电流型控制及多环控制，电荷控制，一周期控制，功率因数控制，DSP控制；及相应专用集成控制芯片的研制成功等，使开关电源动态性能有很大提高，电路也大幅度简化。
（4）有源功率团数校正技术（APFC）的开发，提高了AC－DC开关电源功率因数。
由于输入端有整流一电容元件，AC－DC开关电源及一大类整流电源供电的电子设备（如逆变器，UPS）等的电网测功率团数仅为0.65，80年代用APFC技术后可提高到0.95 ～0.99，既治理了电网的谐波"污染"，又提高了开关电源的整体效率。单相APFC是DC －DC开关变换器拓扑和功率因数控制技术的具体应用，而三相APFC则是三相PWM整流开关拓扑和控制技术的结合。
（5）磁性元件新型磁材料和新型变压器的开发。
如集成磁路，平面型磁心，超薄型（Low profile）变压器；及新型变压器如压电式，无磁心印制电路（PCB）变压器等，使开关电源的尺寸重量都可减少许多。
（6）新型电容器和EMI滤波器技术的进步，使开关电源小型化并提高了EMC性能。
（7）微处理器监控和开关电源系统内部通信技术的应用，提高了电源系统的可靠性。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式；并对开关电源提出了小型轻量要求，此外要求开关电源效率要更高、性能更好、可靠性更高等。