電力電子技術已發(fā)展成為一門完整的、自成體系的高科技科學，而電源技術又屬于電力電子技術的范疇。電源技術的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務。信息技術（IT）的發(fā)展對電源技術又提出了更高的要求，從而促進了電源技術的發(fā)展，兩者相輔相成才有了現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)和電源產(chǎn)業(yè)。從日常生活到最尖端的科學都離不開電源技術的參與和支持，而電源技術和產(chǎn)業(yè)對提高一個國家勞動生產(chǎn)率的水平，即提高一個國家單位能耗的產(chǎn)出水平，具有舉足輕重的作用。而在這個方面我國與世界先進國家的差距很大，作為一個電源工作者，應該不僅只局限于完成當前的本職工作，還必須通過各種信息渠道及時搜索和掌握電源技術最新發(fā)展方向與電源相關的元器件、原材料的最新發(fā)展動態(tài)，及時吸取國內(nèi)外先進的薄膜工藝、厚膜工藝、集成化工藝等等，只有這樣才能設計出世界上一流的電源產(chǎn)品。

    一、急速向多元化技術發(fā)展

    電源是實現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設備，是一種技術含量高、知識面寬，更新?lián)Q代快的產(chǎn)品。此產(chǎn)品現(xiàn)今已廣泛應用到農(nóng)業(yè)、能源、交通、運輸、信息、航空、航天、航運、國防、教育、文化等領域。在當前信息時代，上述各行各業(yè)都在迅猛異常地發(fā)展，發(fā)展的同時又對電源產(chǎn)業(yè)提出了更多更高的要求。如節(jié)能、節(jié)電、節(jié)材、縮體、減重、防止污染、改善環(huán)境、可靠、安全等。這就迫使電源工作者在電源研發(fā)過程中不斷探索，尋求各種相關技術，做出合格電源產(chǎn)品，以滿足各行各業(yè)的要求，從而又無形地帶動了相關技術的高速發(fā)展。而正由于這些技術的高速發(fā)展又推動了電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當前電源產(chǎn)業(yè)占主導地位的產(chǎn)品門類有：各種線性類穩(wěn)壓電源；通信用AC－DC開關電源；DC－DC開關電源；交流變頻調(diào)速電源；電解電鍍電源；高頻逆變式整流焊接電源；中頻感應加熱電源；電力操作電源；正弦波逆變電源；大功率高頻高壓直流穩(wěn)壓電源；綠色照明電源；化學電源；UPS電源；可靠高效低污染的光伏逆變電源；風光互補型電源等。而與電源相關的技術有：高頻變換技術；功率轉換技術；數(shù)字化控制技術；全諧振高頻軟開關變換技術；同步整流技術；高度智能化技術；諸多的電磁兼容相關技術；各種形式的功率因數(shù)校正技術；各種保護技術；并聯(lián)均流控制技術；脈寬調(diào)制技術；各種變頻調(diào)速技術；各種智能監(jiān)測技術；各種智能化充電技術；微機控制技術；各種集成化技術；網(wǎng)絡技術；各種形式的驅(qū)動技術和先進的工藝技術。

    二、性能價格比是贏得市場占有率的永恒主題

    產(chǎn)品價格、各種性能指標、品牌效應及使用壽命一直是廣大用戶最關心的問題�？v觀國內(nèi)外幾家知名電源廠商及世界頂級電源供應商都面對同樣的壓力，價格之爭、性能比拼、產(chǎn)品的精益求精以至藝術化、人性化都在時時地競爭著，特別是在當前信息時代，由于信息網(wǎng)絡給客戶帶來網(wǎng)上定貨采購的可能，使產(chǎn)品價格變得日趨公開，迫使每個電源供應商都在力求降低成本的一系列措施，盡量提高性價比，盡最大努力贏得市場占有率。

( 一）用戶最關注的性能指標

1．電氣性能指標

    除特種電源外，一般線性類和開關類電源均有數(shù)十項指標，但常提及的指標有：輸出電壓精度、電網(wǎng)調(diào)整率、負載調(diào)整率、溫度系數(shù)、輸出紋波及噪聲、輸入反射紋波電流、輸入共模噪聲電流、保護性能及效率等。上述指標必須用合格的測試設備標準的測試方法。

    2．可靠性、安全性與質(zhì)量

    質(zhì)量是企業(yè)的生命線，縱觀改革開放以來，我國企業(yè)的發(fā)展史，無不說明質(zhì)量在企業(yè)的興衰中起著舉足輕重的作用，尤其在我國進入WTO后，電源設備必將進入國際市場，而這個市場已經(jīng)是超越區(qū)域融貫全球的一體化市場，大家必須遵從國際貿(mào)易協(xié)定的共同準則，必須加快融入全球一體化的步伐。企業(yè)必須接受安全、質(zhì)量體系等種種標準化規(guī)范的論證。當今的電源企業(yè)決不能把質(zhì)量狹義地理解為企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，而應廣義地理解為企業(yè)的全面質(zhì)量。因此企業(yè)應做到按照ISO9000標準進行質(zhì)量認證，明確自己企業(yè)的質(zhì)量目標和質(zhì)量方針，對全員進行質(zhì)量教育，把產(chǎn)品質(zhì)量貫穿于設計和生產(chǎn)的全過程。生產(chǎn)出技術先進、質(zhì)量保證的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，供應國內(nèi)外市場。切記，一定要做好產(chǎn)品的售后服務。另外一定要明確，產(chǎn)品的安全標志是中國生產(chǎn)商進入國際市場的重要通行證之一，所以加入WTO后，我國的電源生產(chǎn)商必須增加對國際UL認證的了解和認識，必須按照程序，按照標準，踏踏實實地做好這些工作，使自己的產(chǎn)品取得UL認證，融入國際市場，目前UL是全球最大的安全認定機構，按雙方協(xié)議委托中國北京、上海、廣州幾家研究所和實驗室進行此項工作。

    3．關注EMC設計水平

    電源設計人員應知道，電磁兼容是專門研究在有限空間、時間以及頻譜資源條件下，各種電氣、電子設備可以共存而不引起性能降低的專門學科。這門科學是伴隨著無線電電子學中高頻、特高頻的應用的發(fā)展而發(fā)展起來的。電磁兼容其實質(zhì)含義有：一方面是設備或系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁騷擾，不應對周圍設備造成不能承受的干擾，也不應對周圍環(huán)境造成不能承受的"污染"；另一方面是設備或系統(tǒng)對來自周圍環(huán)境中的電磁干擾應具有足夠的抗御能力。要做到這些，相當困難，設計者必須通過學習和大量的實踐，深刻認識電磁兼容的標準和產(chǎn)生干擾的途徑等，采取有效措施，加大EMC設計。如：加電網(wǎng)濾波器，采取無源補償新方案，有效地抑制傳導干擾；加各種屏蔽措施，抑制輻射干擾；加RC吸收網(wǎng)絡在電路的適當部位吸收開關尖峰，利用各種軟開關技術，切實保證電源開關器件零電壓下導通，零電流下關斷，以減小過高的電流、電壓梯度所帶來的嚴重電磁干擾。合理設計印制板，合理的地線布局等都會減小電磁干擾，總之，當前電磁兼容技術發(fā)展很快，用戶對電磁兼容的要求也會愈來愈高，值得電源供應商加倍注意。

    4．齊全的保護功能

    目前，電源中所使

    用的功率器件價格較貴，其控制電路也比較復雜，另外電源負載一般都是大量的集成化程度很高的器件，而這些器件一般耐受電、熱、沖擊能力較差。電源的保護應兼顧本身和負載的安全。目前保護的種類很多，如：極性保護、程序保護、過流保護、過壓保護、欠壓保護、過熱保護，這些保護為一般常用的幾種。由于當前電源的種類很多，用途也極為廣泛，所以對保護的要求各有側重，按要求而定。因為電源中加了保護電路后，勢必增加器件，反過來又會影響系統(tǒng)的可靠性，為此要求保護電路本身的可靠性一定要高，以提高整個系統(tǒng)的可靠性，進而提高電源本身的MTBF，這就要求保護的邏輯嚴密，電路簡單，元件最少，除此而外還要考慮所保護的電路本身出現(xiàn)故障的維修度，確保電源的正常工作和高可靠性。

  （二）降低成本的主要途徑

    1．采用先進的產(chǎn)品設計管理模式，盡力縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

    2．加強全員質(zhì)量意識，把產(chǎn)品質(zhì)量貫穿于設計和生產(chǎn)的全過程，力爭產(chǎn)品一次合格率100%，確保合同履行率100%與顧客滿意度100%。

    3．電源產(chǎn)品的性能以滿足用戶工作要求為宜，不必過分地追求高指標并合理地選擇元器件、原材料，盡可能地降低成本。

    4．重視人才資源管理走以人為本之路不但要培養(yǎng)、尊重和愛護人才還要合理的安排和使用，有效地發(fā)揮其作用，絕不浪費人才資源。

    5．以最大的信息量和信譽度加大市場占有率和資金回收率。

    三、高頻、高效、低壓化、標準化是開關電源主要發(fā)展趨勢

    （一）在封裝結構上正朝著薄型，甚至超薄型方向發(fā)展

    以前標準模塊的高度是0.5英寸，最近這個高度已下降到0.375英寸，一般客戶要求薄型封裝尺寸為7.5mm（0.295英寸）、8.5mm（0.335英寸）和10mm（0.394英寸）。外形尺寸趨于國際標準化尺寸，多為1/8、1/4、1/2、3/4和全磚式結構，輸出端子相互兼容的設計日趨明顯。模塊內(nèi)部控制電路傾向于采用數(shù)字控制方式，非隔離式DC－DC變換器比隔離式增長速度快，分布式電源比集中式電源發(fā)展快。

    （二）低電壓化

    半導體工藝等級在未來十年將從0.18微米向50納米工藝邁進，芯片所需最低電壓最終將變?yōu)?.6V但輸出電流將朝著大電流方向發(fā)展。

    （三）高效化

    應用各種軟開關技術，包括無源無損軟開關技術、有源軟開關技術，如ZVS/ZCS諧振、準諧振；恒頻零開關技術；零電壓、零電流轉換技術及目前同步整流用MOSFET代替整流二極管都能大大地提高模塊在低輸出電壓時的效率，而效率的提高使得敞開式無散熱器的電源模塊有了實現(xiàn)的可能。這類模塊是當今世界模塊潮流，必將得到廣泛應用。隨著器件性能的改變，電源效率即將達到92%（5V）、90%（3.3V）、87.5%（2V）。

    （四）大電流、高密度化

    1991年高功率密度定義為每立方英寸輸出功率為25W，以后逐年增加，1994年為每立方英寸36W、1999年為每立方英寸52W、2001年每立方英寸為96W�，F(xiàn)在每立方英寸達數(shù)百瓦的程度。在全球范圍內(nèi)，高功率密度直流轉換模塊市場以每年16.8%的增長速度向前發(fā)展。輸出電流將增長到半磚80A、1/4磚50A，目前日本TDK公司推出新一代分布式隔離型DC－DC轉換器，其參數(shù)為1/4磚：輸入電壓42～58V、輸出電壓12V、輸出電流27A、效率為95%，功率密度已達每立方英寸236W；1/8磚：輸入電壓42～58V、輸出電壓12V、輸出電流13．5A、效率為95%，功率密度已達每立方英寸214W。

    （五）高頻化

    為了縮小開關電源的體積，提高電源的功率密度并改善其動態(tài)響應，小功率DC－DC變換器的開關頻率已將現(xiàn)在的200～500kHz提高到1MHz以上，但高頻化又會產(chǎn)生新的問題，如開關損耗以及無源元件的損耗增大，高頻寄生參數(shù)以及高頻電磁干擾增大等。

   四、一流電源產(chǎn)品離不開先進的元器件及先進的工藝

    （一）功率器件的發(fā)展是電源技術發(fā)展的基礎

    功率MOSFET是目前最快速度的功率器件。目前較先進的水平為：電壓可達1200V，電流可達60A，頻率可達2M

    Hz，導通電阻可達約0.1Ω。提高器件耐壓，同時減小其導通電阻仍是今后MOSFET的主要研究方向。

    絕緣柵雙極型晶體管IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的電力電子器件，它的控制極為絕緣柵控場效應晶體管，輸出極為PNP雙極功率晶體管，因而具有兩者的優(yōu)點，克服了兩者的缺點。目前耐壓可達6.5kV，電流可達1.2kA，今后的主攻方向仍是擴大容量，減小內(nèi)阻，以減小導通損耗。這里提及的是，由于IGBT經(jīng)常工作在高頻、高壓、大電流狀態(tài)下，又由于電源作為系統(tǒng)的前級，易受電網(wǎng)波動、雷擊影響，容易損壞；，故IGBT的可靠性直接影響電源的可靠性，所以在選擇IGBT時，除作降額考慮外，對IGBT的保護設計也極為重要。

    IGCT是GTO的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它主要是通過分布集成門極驅(qū)動，淺層發(fā)射極等技術。器件的開關速度有一定提高，同時減少了門極驅(qū)動的功率，方便了應用，而IGCT的發(fā)展趨勢仍然是高電壓、大容量。

    （二）變壓器與磁性元件

    隨著電力電子技術的發(fā)展和成熟，人們逐漸認識到磁性元件不僅是電源中的功能元件，同時其體積、重量、損耗在整機中也占相當比例。據(jù)統(tǒng)計，磁件的重量一般是變換器總重量的30%～40%，體積占總體積的20%～30%，對于高頻工作，模塊化設計的電源，磁件體積、重量所占的比例還會更高。另外，磁件還是影響電源輸出動態(tài)性能和輸出紋波的一個重要因素。因此，要提高電源的功率密度、效率和輸出品質(zhì)，就應對減小磁件體積、重量及損耗的相關技術進行深入研究，并立足于應用，以滿足電源發(fā)展的需要。

    對于低、中頻電源，建議采用R型變壓器，其特點是：損耗低、體積小、無噪聲、抗干擾能力強。目前發(fā)展狀況是單相功率范圍已擴展到1VA～100kVA，三相功率范圍已擴展到315kVA。未來主攻的方向是設法克服應用中沖擊電流比較大的缺點（即變壓器次級開路，初級加額定電壓時的瞬間，初級所形成的沖擊電流）。

    對于高頻變壓器，主要用于各種形式的開關電源，頻率為20～500kHz，功率可做到數(shù)十千瓦。所用材料主要是非晶、微晶、超微晶、軟磁鐵氧體材料，當變壓器工作頻率大于700kHz時，變壓器中的渦流損耗急劇增加，約占總損耗的80%，為減小其損耗，必須在功率鐵氧體材料中加納米添加劑，從而出現(xiàn)了用納米晶軟磁合金和納米晶磁材制成的各種變壓器。當前比較好的有日本TDK公司、FDK公司所提供的高頻磁芯和德國VAC公司所推出的超微晶磁材，這種磁材具有非常高的初始導磁率，一般高達幾萬，而材料所使用的頻率均為300kHz～1MHz，中心頻率為500kHz。目前磁性材料最高工作頻率可達1.5MHz，這就是我國研制的MnZn鐵氧體TP5A材料。以上這些材料所制成的變壓器有貼片變壓器、印制焊接式變壓器、變壓器模塊、各種形式的分體式變壓器、插入式變壓器，PCB平面變壓器及多層線路板平面變壓器。而平面多層變壓器，目前已能提供功率從5W～25kW，頻率為50kHz到2MHz的一系列PM產(chǎn)品，預計最近幾年來電源變壓器需求旺盛，已成為發(fā)展迅速的熱門產(chǎn)品，而電子變壓器未來發(fā)展的目標是輕量、高效、高密度化，電源變壓器發(fā)展的目標是表面安裝、高功率和高壓化。

（三）磁集成技術的發(fā)展和應用

    所謂磁集成技術，就是將變換器中的兩個或多個分立磁體繞制在一副磁芯中，從結構上集中在一起。集中后的磁件擬稱為集成磁件，該技術通過一定的耦合方式，合理的參數(shù)設計，能有效地減小磁件的體積和損耗。在一定應用場合，還可以減小電源輸出紋波，提高電源輸出的動態(tài)性能。另外磁集成技術可以減少連接端，從而有效地減小大電流場合端子的損耗。

    集成技術的發(fā)展歷史已有70余年，目前已能實現(xiàn)電感與電感集成，電感與變壓器集成，并廣泛地應用于電壓調(diào)整模塊，功率因數(shù)校正變換，諧振變換器等場合，隨著未來電源的發(fā)展，新型磁性材料和磁芯將不斷涌現(xiàn)，勢必對磁集成技術提出更高的要求，所以此技術今后的主攻方向是進一步拓寬磁集成技術的應用領域，擴大應用場合，不斷研究適用于新的磁性材料與磁芯結構的磁集成技術，為電源縮體、減重做出貢獻。