通信用高頻開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展

由于變換器的拓?fù)淙招略庐悾?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/發(fā)展">發(fā)展速度極快，相應(yīng)地，對(duì)變換器建模的要求也越來越嚴(yán)格?？梢哉f，變換器的建模必須要趕上變換器拓?fù)涞?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/發(fā)展">發(fā)展步伐，才能更準(zhǔn)確地應(yīng)用于工程實(shí)踐。

1.3 數(shù)字化控制

數(shù)字化的簡單應(yīng)用主要是保護(hù)與監(jiān)控電路，以及與系統(tǒng)的通信，目前已大量地應(yīng)用于通信電源系統(tǒng)中。其可以取代很多模擬電路，完成電源的起動(dòng)、輸入與輸出的過、欠壓保護(hù)、輸出的過流與短路保護(hù)，及過熱保護(hù)等，通過特定的介面電路，也能完成與系統(tǒng)間的通訊與顯示。

數(shù)字化的更先進(jìn)應(yīng)用包含不但實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)與監(jiān)控功能，也能輸出PWM波，通過驅(qū)動(dòng)電路控制功率開關(guān)器件，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能。目前，TI、ST及Motorola公司等均推出了專用的電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制DSP芯片?，F(xiàn)階段通信電源的數(shù)字化主要采取模擬與數(shù)字相結(jié)合的形式，PWM部分仍然采用專門的模擬芯片，而DSP芯片主要參與占空比控制，和頻率設(shè)置、輸出電壓的調(diào)節(jié)及保護(hù)與監(jiān)控等功能。

為了達(dá)到更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，許多先進(jìn)的控制方法已逐漸提出。例如，安森美公司提出改進(jìn)型V2控制，英特矽爾公司提出Active-droop控制，Semtech公司提出電荷控制，仙童公司提出Valley電流控制，IR公司提出多相控制，并且美國的多所大學(xué)也提出了多種其他的控制思想[7，8，9]。數(shù)字控制可以提高系統(tǒng)的靈活性，提供更好的通信介面、故障診斷能力、及抗干擾能力。但是，在精密的通信電源中，控制精度、參數(shù)漂移、電流檢測(cè)與均流，及控制延遲等因素將是需要急待解決的實(shí)際問題。

1.4 磁集

隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)變換器的體積隨之減少，功率密度也得到大幅提升，但開關(guān)損耗將隨之增加，并且將使用更多的磁性器件，因而占據(jù)更多的空間。

國外對(duì)于磁性元件集成技術(shù)的研究較為成熟，有些廠商已將此技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的通信電源中。其實(shí)磁集成并不是一個(gè)新概念，早在20世紀(jì)70年代末，Cuk在提出Cuk變換器時(shí)就已提出磁集成的思想。自1995年至今，美國電力電子系統(tǒng)并中心(CPES)對(duì)磁性器件集成作了很多的研究工作，使用耦合電感的概念對(duì)多相BUCK電感集成做了深入研究，且應(yīng)用于各種不同類型的變換器中。2002年，香港大學(xué)Yim-ShuLee等人也提出一系列對(duì)于磁集成技術(shù)的探討與設(shè)計(jì)。

常規(guī)的磁性元件設(shè)計(jì)方法極其繁瑣且需要從不同的角度來考慮，如磁心的大小選擇，材質(zhì)與繞組的確定，及鐵損和銅損的*估等。但是磁集成技術(shù)除此之外，還必須考慮磁通不平衡的問題，因?yàn)榇磐ǚ植荚阼F心的每一部分其等效總磁通量是不同的，有些部分可能會(huì)提前飽和。因此，磁性器件集成的分析與研究將會(huì)更加復(fù)雜與困難。但是，其所帶來的高功率密度的優(yōu)勢(shì)，必是將來通信電源的一大發(fā)展趨勢(shì)。

1.5 制造工藝

通信用高頻開關(guān)電源的制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，并且直接影響到電源系統(tǒng)的電氣功能、電磁兼容性及可靠性，而可靠性是通信電源的首要指標(biāo)。生產(chǎn)制造過程中完備的檢測(cè)手段，齊全的工藝監(jiān)控點(diǎn)與防靜電等措施的采用在很大程度上延續(xù)了產(chǎn)品最佳的設(shè)計(jì)性能，而SMD貼片器件的廣泛使用將可以大大提高焊接的可靠性。歐美國家將從2006年起對(duì)電子產(chǎn)品要求無鉛工藝，這將對(duì)通信電源中器件的選用及生產(chǎn)制造過程的控制提出更高、更嚴(yán)格的要求。