上世紀60年代，開（kāi）關電源的問世，使其逐步取代了線性穩壓電源和SCR相控電源。40多年來，開關電源技術有了飛迅發展和變（biàn）化，經曆了功率半導體器（qì）件（jiàn）、高頻（pín）化和軟開關技（jì）術、開（kāi）關電源係統的集成技術三個發展階段。
功率半導體器（qì）件從雙極型器件(BPT、SCR、GTO)發展為MOS型器件(功率MOSFET、IGBT、IGCT等)，使電力（lì）電（diàn）子係統有（yǒu）可能實現高頻（pín）化，並大幅度（dù）降低導通損耗（hào），電路也更為簡（jiǎn）單。
自上世紀80年代開（kāi）始，高頻化和軟開關技術的開發研究，使功率變換器性能（néng）更（gèng）好、重量更輕、尺寸更小。高頻化和軟開關技術是過去20年國際電力電子界研究的熱點之一。
上世紀90年代中期，集成（chéng）電力電子係（xì）統和集成電力電子模塊(IPEM)技術開始發展，它是當今國際電力電（diàn）子界亟待解決的新問題之一。
關注點一（yī）：功（gōng）率半導體器件性能
1998年，Infineon公司推出冷MOS管，它采用（yòng）“超級（jí）結”(Super-Junction)結構，故又（yòu）稱（chēng）超結功率MOSFET。工作電壓600V～800V，通態電阻幾乎（hū）降低了一個（gè）數量級（jí），仍保（bǎo）持開關速度快的特點（diǎn），是一（yī）種有發展前途的（de）高（gāo）頻功率半導體器件。
IGBT剛出現時，電壓、電流額定值隻（zhī）有600V、25A。很長一段時間內，耐壓水平限於1200V～1700V，經過長時間的探索研究和改進，現在IGBT的電壓、電流額定值已分別達到（dào）3300V/1200A和4500V/1800A，高壓IGBT單片耐壓已達到6500V，一般（bān）IGBT的（de）工作頻（pín）率上限為20kHz～40kHz，基（jī）於穿通(PT)型結構應用新技術製造的IGBT，可工（gōng）作於150kHz(硬開關)和300kHz(軟開關)。
IGBT的技術進展實際上是通態壓降，快速開（kāi）關和高耐壓（yā）能力三者（zhě）的折中。隨著工藝和結構形式的（de）不同，IGBT在20年（nián）曆史發展（zhǎn）進程中，有以下幾種（zhǒng）類型：穿通（tōng）(PT)型、非穿通(NPT)型、軟穿通(SPT)型、溝（gōu）漕型和電場截止(FS)型。
碳化矽SiC是功率半導體器件晶片的理想材料，其優點是：禁帶寬、工作溫度高（gāo）(可（kě）達600℃)、熱穩定性好、通態電阻小（xiǎo）、導熱性能好、漏電流極小、PN結耐壓高等，有利（lì）於製造出耐高溫的高頻大功率（lǜ）半導體器件。
可以預見，碳化矽將是21世紀最可能成功應用的新型功率半導體器件材料。
關注點二：開關電源功率密（mì）度
提高開（kāi）關電源的功率（lǜ）密度，使之小（xiǎo）型化、輕（qīng）量化，是人們不斷努力追求的目標。電源的高頻化是國際電力電子界（jiè）研究的熱點（diǎn）之一。電源的（de）小型化、減輕重量對便攜式電（diàn）子設備（bèi）(如移動電話，數字相（xiàng）機等（děng）)尤為重要。使開關電（diàn）源小型化的具體辦法有：
一是高頻化。為了實現電源高功率密度，必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減（jiǎn）小電路中儲能元件（jiàn）的體積重量。
二是應用壓電變（biàn）壓（yā）器。應用（yòng）壓電變壓器可使高頻功率變換器實現輕、小、薄和（hé）高功率密度。
壓（yā）電變壓器利用壓電陶瓷材料（liào）特有的“電壓-振動”變換和“振動-電壓（yā）”變換的（de）性（xìng）質傳送能量，其等效電路如同一個串（chuàn）並聯諧振電路，是功率變換領域的（de）研究熱點（diǎn）之一。
三是采用（yòng）新型電容器（qì）。為（wéi）了減小（xiǎo）電（diàn）力電子設備的體積和重量，必須（xū）設法改進電容器的性能，提高能量密度，並研（yán）究開發適合於電力電子及電源係統用的新型電容器，要求（qiú）電容量大、等效串聯電阻ESR小、體積小等。
關注點三：高頻磁與同（tóng）步整流技術
電源係統中應用大量磁元件，高頻磁元件的材料、結構和性能都不同於工頻磁元件（jiàn），有許多問題需要研究。對高（gāo）頻磁元件所用磁性材料有如下要求：損耗小，散（sàn）熱性能（néng）好，磁性能（néng）優越。適用於兆赫級頻率的磁性材料為人們所關注，納米結晶軟磁材料也已（yǐ）開發應用。
高頻化以後（hòu），為了提（tí）高開關電源的效率，必須開發和應用（yòng）軟開關技術。它是過去幾十年（nián）國際（jì）電（diàn）源界（jiè）的一個研究熱點。
對於低電壓、大電流輸出的軟開關變換器，進一步提（tí）高其效率的（de）措施是設法降低開關的通態損耗。例如同步（bù）整流SR技術，即以功率MOS管反接（jiē）作為（wéi）整流用開關二極管，代替（tì）蕭特基二（èr）極管(SBD)，可降低管壓降，從而提（tí）高電路效率。
關注點（diǎn）四：分（fèn）布電（diàn）源結構
分布電（diàn）源（yuán）係統適合（hé）於用作超高速集成電路組成（chéng）的（de）大型工作站(如圖像處理站)、大型數字電（diàn）子交換係統等的電（diàn）源，其優（yōu）點是：可實現DC/DC變換器組件模塊化；容易實現N+1功率冗餘，提高係統（tǒng）可*性；易於擴增負載容量；可降低48V母線上的電流和電壓降；容易做到熱分布均勻、便於散熱設計；瞬態響應（yīng）好；可在線更（gèng）換失效模塊等。現在分布（bù）電源係統有兩種結構類型，一是兩級結構，另一種是三（sān）級結構。
關注點（diǎn）五：PFC變換器
由於AC/DC變換電路的輸入端有整流元件和濾波（bō）電容，在正弦電壓（yā）輸入時，單相整流電源供電的電子設備，電網（wǎng）側(交（jiāo）流輸入端)功率因數僅（jǐn）為0.6～0.65。采用PFC(功率因數校正（zhèng）)變換器，網側功率因數可提（tí）高到0.95～0.99，輸入電流THD小於10%。既治理了電網（wǎng）的諧波汙染，又提高了電源的整（zhěng）體效率。這一技術稱為有源功（gōng）率因數校正APFC單相APFC國內外開發較（jiào）早，技（jì）術已（yǐ）較成熟；三（sān）相APFC的拓撲類型和控製策略雖然已經有（yǒu）很多種，但還有待繼續研究發展。
一般高功率因數AC/DC開關電源（yuán），由（yóu）兩級拓撲組成，對於小功率AC/DC開關電源（yuán）來說，采用兩級拓撲結構總體效率低、成本（běn）高。
如果對輸入端（duān）功率因數要求不特別高（gāo）時，將PFC變換器和後（hòu）級DC/DC變換器組合成一個（gè）拓撲，構成單（dān）級高功率因數AC/DC開關電源，隻（zhī）用一個主開關管，可（kě）使功率因數校正到0.8以上，並使輸出直流電壓可調，這種拓撲結構稱為單管單級即S4PFC變換器。
關注點（diǎn）六（liù）：電壓調節器模塊VRM
電壓調節器模塊是一類低電壓、大電流輸出DC-DC變（biàn）換器模塊，向微處理器提供電源。現在數據處理係統的速度和效率日益提高，為降低微處理器IC的電場強度和功耗，必須降低邏輯電壓，新一代微處理器的邏輯電（diàn）壓已降低至1V，而電流則高達50A～100A，所以對VRM的要求是：輸出電壓很（hěn）低、輸出電流大、電流變化率高、快速響應等（děng）。
關注點七（qī）：全數字化控（kòng）製
電源的（de）控（kòng）製已經（jīng）由模擬控製，模數混合控製，進入到全數字（zì）控製階段。全數字控製是一個新的發展趨勢，已經（jīng）在許多（duō）功率變換設備（bèi）中得到應用。
但是過去數字控製在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來，電源的高性能全數（shù）字控製芯片已經開（kāi）發，費用也已降到比較合理的水平，歐美已（yǐ）有（yǒu）多家公（gōng）司開發並製造出開關變換器的數字控製芯片及軟件。
全數字控（kòng）製的優點是：數（shù）字信號與混合（hé）模數信號（hào）相比可以標定更小的量，芯（xīn）片價格也更低廉；對電流檢測誤差可以進行精確的數字校正，電壓檢測也更精確；可以實現快速，靈活的控製設計。
關注點八：電磁（cí）兼容性
高頻（pín）開（kāi）關電源的電（diàn）磁兼容EMC問題有其特（tè）殊性。功率半導體開關（guān）管在開關過（guò）程中產生的di/dt和dv/dt，引起強大的傳導（dǎo）電磁幹擾和諧波幹擾。有些情（qíng）況還（hái）會引起強（qiáng）電磁場(通常（cháng）是近場)輻射。不但（dàn）嚴重汙染周圍電磁環境，對附近（jìn）的電氣設備造成電磁幹擾，還可能危及附近操作人員的安全。同時，電力電子（zǐ）電路(如開關變換器)內部（bù）的控製電路（lù）也必須能承受開關動作產生的EMI及應用現場電磁噪聲的幹擾。上述特殊性，再（zài）加上EMI測量上的具體困難（nán），在電力電子的電磁兼容領域裏，存在著許多交*科學的前沿課（kè）題有待人們研究。國（guó）內外許多大學均開（kāi）展了電（diàn）力電（diàn）子電路（lù）的電磁幹擾和電磁兼容性問題的研究，並（bìng）取得了不少可喜成果。近幾年研究成果表明，開關變換（huàn）器中的電磁噪音源，主要來自主開關器（qì）件（jiàn）的開關作用所產生的電壓、電流變化。變化（huà）速度越快，電磁噪音越大。
關注點九：設計和測試技術（shù）
建模、仿真和CAD是一種新的設計工具。為仿真（zhēn）電源係統，首先要建立仿真（zhēn）模型，包括電力電子器件、變（biàn）換器電路、數字和模（mó）擬控製電路以及磁元件和磁場分布模型等，還要考慮開關管（guǎn）的熱模型、可*性模型和EMC模（mó）型（xíng）。各種（zhǒng）模型差別很大（dà），建模的發（fā）展方向是：數字-模擬混合建模、混合層次建模以及將各種模型（xíng）組成（chéng）一個統一的多層次模型等。
電源係統的CAD，包括主（zhǔ）電路和控製電路設計、器件選擇、參數（shù）最優化、磁設計（jì）、熱設計、EMI設計（jì）和印製電路板設計、可*性預估、計算機輔助綜合和優化設計等。用基於仿真的專家係統（tǒng）進行電源係統的CAD，可使（shǐ）所設計的係統性能最優，減少設計製造費用，並能（néng）做可（kě）製造性分析，是21世紀仿真和CAD技術的發展方向之一（yī）。此外，電源係統的（de）熱（rè）測試、EMI測（cè）試、可*性（xìng）測試等技術的開發、研究與應用也是應大力發展（zhǎn）的。
關注點十：係統集成技術
電源設備的製造特點是：非標（biāo）準件多、勞動強度大、設計周期長、成本高、可*性低等（děng），而用戶要求製造（zào）廠生產的電源產品更加實用、可*性更（gèng）高、更輕小、成本更低。這些情況使電源製造廠家（jiā）承受巨大壓力（lì），迫切需要開展集成電源模塊的研究開發，使電源產品的標準化、模塊化、可（kě）製（zhì）造性、規模生（shēng）產、降低成本等（děng）目標得以實現（xiàn）。
實際上，在電源（yuán）集成技術的發展進程中，已經經曆了電力半導體器件模（mó）塊化，功率與（yǔ）控製電路的集成化，集成無源元件（jiàn）(包（bāo）括磁集成（chéng）技（jì）術)等發展階段。近年來的發展方向是將小功率電源係（xì）統集成在一個芯（xīn）片上，可以使電源產品更為緊湊，體積更小，也減小了引線（xiàn）長度，從而減小了寄生參數。在此基礎上，可以實現一體化，所有元器件連同控製保（bǎo）護集成在一個模塊中。
上世紀90年代，隨（suí）著大規模分布電源係統（tǒng）的發展，一體化的設計觀（guān）念被推廣到更大容量、更高電壓的電源係統集成，提高了集成度，出現了集成電（diàn）力電子模塊(IPEM)。IPEM將功率器件與電路、控製以及檢測、執（zhí）行等元件集成封裝，得到標準的，可製造的模塊，既可用於標準設計，也可用於專用、特殊設計。優點是可快速高效為（wéi）用戶提供產品，顯著（zhe）降低成本，提高可*性。
總之，電源係統集（jí）成是當今國際電力電子界亟待解決的新問題之一。

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