高频开关电源的发展历程介绍

近年来，随着世界经济全球化和我国国民经济的飞速发展，特种、航天、通信、信息、机械、电力、家电、冶金、化工及有色加工等行业对高频开关电源的用量需求越来越大，品质要求也越来越高。特别是2009年哥本哈根气候变化会议的召开，发展以低能耗、低污染和低排放为基础的经济模式—“低碳经济”已成为全球经济发展的主要趋势。降低能源消耗，发展节能环保的电源产品为电力电子行业的重要任务，高频开关电源因可节省原材料，减少占地面积，是当今特种电源行业研究的热门课题，本文回顾开关电源的发展历史，了解其发展现状，并探讨了其发展趋势。

开关电源的发展历程

1.20世纪50-60年代开关电源研究和应用

开关电源的研究和应用开始于20世纪50年代。1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，首创脉冲宽度调制(PWM)控制，为研制开关电源打下理论基础。到20世纪60年代，开关电源的各种基本电路拓扑已逐渐成型，其体积小、重量轻和效率高(最高可达70%)的优势逐渐显现。

2.20世纪70-80年代开关电源正式进入“高频”时代

20世纪70年代，以电力晶体管GTR为代表的高频电力开关的出现使开关电源的频率提高到20kHz，在开关变换时不会产生刺耳噪声。20世纪80年代，IGBT的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源中也得以发挥作用。20世纪80年代末期，采用PWM技术的MOSFET开关整流器，开关频率均在50kHz左右。

3.20世纪90年代软开关PWM控制技术促成高频开关电源又一次飞跃

随着工作频率的提高，开关损耗不可避免地大大增加。软开关技术的出现将开关损耗几乎降为零。零电压变换、零电流变换、谐振变换、准谐振变换和移相谐振变换等软开关技术使高频开关电源在保持高效率的前提下工作频率越来越高，带来巨大的经济效益。20世纪90年代，高频开关电源的工作频率已提高至500kHz-1MHz。

4.21世纪高频开关电源进入数字化时代

进人21世纪，随着数字电路技术、计算机控制技术的发展以及在电力电子技术上的应用，高频开关电源进人数字电源时代，且发展迅猛。数字化电源从功能上定义为数字化控制的电源产品，提供控制、管理和检测功能，可以对整个电源回路进行控制。

开始时，数字电源仅停留在概念和技术讨论层面，没有形成真正意义上的数字电源产品。直到2005年，美国德州仪器公司(TI)率先推出创新性的数字化电源产品，以“全数字控制回路”为特征的数字化电源控制芯片开始出现，实现数字化电源真正由概念走向运用。