（湖南省电力公司东江水力发电厂 423400）
摘要：本文对开关型直流稳压电源的发展历史进行了梳理，同时分析了开关型直流稳压电源的发展趋势。
关键词：开关型直流稳压电源；发展史；发展趋势
随着开关型直流稳压电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用，人们对其需求量日益增长，并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关型直流稳压电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。
1、开关型直流稳压电源的发展史
1955年美国的科学家罗耶（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，利用这一技术的各种形式的晶体管直流变换器不断地被研制和涌现出来。从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转式和机械振子式换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备上。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作耐压较高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也能太高。
60年代末，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了。从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要有工频变压器了。从而极大地扩大了它的应用范围，并且在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关稳压电源。省掉了工频变压器，又使开关型直流稳压电源的体积和重量大为减小。开关型直流稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。
70年代以后，于这种技术有关的高频、高反压的功率晶体管，高频电容，开关二极管，开关变压器铁心等元器件也不断地被研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速发展，并且被广泛应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域中，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源中的佼佼者。
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2、开关型直流稳压电源的发展趋势
1高频化
理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5 ~ l 0 %。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。同样，传统" 整流行业" 的电镀、电解、电加工、充电、浮充电等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造，成为" 开关变换类电源"，其主要材料可以节约9 0 % 或更高，还可节电3 0 % 或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益，更可体现技术含量的价值。
2模块化
模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于" 标准" 功率模块（S P M）。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了" 智能化" 功率模块（I P M），不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力（表现为过电压、过电流毛刺）。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了" 用户专用" 功率模块（ASPM），它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计，达到优化完美的境地。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。
3数字化
在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰（提高抗干扰能力）、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是：诸如印制版的布图、电磁兼容（EMC）问题以及功率因数修正（PFC）等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。
4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能（或少）对电网产生污染，国际电工委员会（I E C）对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。2 0 世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。这些为21世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
3 结束语
开关稳压电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关稳压电源技术的发展。
参考文献：
[1]莫慧芳.高频开关电源发展概述[J].电源世界，2007，（5）.
论文作者:段书桓
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/20
标签：变换器论文; 功率论文; 晶体管论文; 稳压电源论文; 电源论文; 技术论文; 变压器论文; 《电力设备》2016年第22期论文;