;  通信(xin)用(yong)高(gao)頻開(kai)關電源向集成化、小型化是(shi)未來發展(zhan)的主要(yao)(yao)趨(qu)勢，功率密(mi)度將越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大，對工藝的要(yao)(yao)求也(ye)會越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高(gao)。目前，通信(xin)用(yong)高(gao)頻開(kai)關電源技術的發展(zhan)主要(yao)(yao)有(you)以下幾個方面：變換(huan)器拓撲、建模與仿真、數字化控制及磁集成。

       1.變換(huan)器(qi)拓撲

       近(jin)年來(lai)，軟(ruan)(ruan)開(kai)關技(ji)(ji)術(shu)(shu)、功率因(yin)數校正技(ji)(ji)術(shu)(shu)及多(duo)電(dian)平(ping)技(ji)(ji)術(shu)(shu)是變換(huan)器(qi)拓撲方面的(de)(de)熱(re)點。采(cai)用(yong)(yong)軟(ruan)(ruan)開(kai)關技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)有效(xiao)的(de)(de)降(jiang)低(di)通(tong)信(xin)用(yong)(yong)高(gao)頻開(kai)關電(dian)源損耗和開(kai)關應力(li)，有助于變換(huan)器(qi)效(xiao)率的(de)(de)提高(gao)；采(cai)用(yong)(yong)PFC技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)提高(gao)AC/DC變換(huan)器(qi)的(de)(de)輸入功率因(yin)數，減少對電(dian)網的(de)(de)諧(xie)波污(wu)染(ran)；多(duo)電(dian)平(ping)技(ji)(ji)術(shu)(shu)主要應用(yong)(yong)在(zai)通(tong)信(xin)電(dian)源三相輸入變換(huan)器(qi)中，可(ke)以(yi)有效(xiao)降(jiang)低(di)開(kai)關管的(de)(de)電(dian)壓應力(li)。同時由于輸入電(dian)壓高(gao)，采(cai)用(yong)(yong)適當的(de)(de)軟(ruan)(ruan)開(kai)關技(ji)(ji)術(shu)(shu)以(yi)降(jiang)低(di)開(kai)關損耗，是多(duo)電(dian)平(ping)技(ji)(ji)術(shu)(shu)將來(lai)的(de)(de)重要研究方向。

       為了降低變換器的(de)體(ti)積，需要提高開(kai)(kai)關(guan)(guan)頻(pin)率而(er)(er)實現高的(de)功率密度，使用較小尺寸的(de)磁性材(cai)料及(ji)被動元件，但是(shi)提高頻(pin)率將(jiang)使MOSFET的(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)損耗與驅動損耗大幅(fu)度增加，而(er)(er)軟開(kai)(kai)關(guan)(guan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)應(ying)用可以(yi)降低開(kai)(kai)關(guan)(guan)損耗。目(mu)前的(de)通信電源(yuan)工程應(ying)用最為廣(guang)泛的(de)是(shi)有(you)源(yuan)鉗位(wei)ZVS技(ji)(ji)術(shu)(shu)、ZVS移相全橋技(ji)(ji)術(shu)(shu)及(ji)同步整(zheng)流(liu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)。

       有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)技(ji)(ji)術歷(li)經三(san)代(dai)：第一代(dai)的(de)(de)有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)ZVS技(ji)(ji)術，將DC/DC的(de)(de)工作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv)提(ti)高(gao)到1MHZ，功(gong)率(lv)(lv)(lv)密度(du)接(jie)近200W/in3，然而(er)其轉(zhuan)換(huan)效率(lv)(lv)(lv)未超過90%。第二代(dai)的(de)(de)有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)技(ji)(ji)術，采用(yong)P溝道MOSFET，并(bing)在(zai)(zai)變壓器二次側用(yong)于forward電(dian)路(lu)拓撲的(de)(de)有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)，這使(shi)產(chan)品成(cheng)本減低很多(duo)。但這種方法形成(cheng)的(de)(de)MOSFET的(de)(de)零(ling)電(dian)壓開關(ZVS)邊界(jie)條件較窄(zhai)，而(er)且PMOS工作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv)也(ye)不理想。第三(san)代(dai)有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)技(ji)(ji)術，在(zai)(zai)第二代(dai)有源箝(qian)(qian)(qian)位(wei)的(de)(de)基礎上(shang)將磁芯復位(wei)時釋放(fang)出(chu)的(de)(de)能量轉(zhuan)送至負載，所以(yi)(yi)(yi)實(shi)現(xian)了更高(gao)的(de)(de)轉(zhuan)換(huan)效率(lv)(lv)(lv)。它共(gong)有三(san)個電(dian)路(lu)方案：其中一個方案可以(yi)(yi)(yi)采用(yong)N溝MOSFET，因而(er)工作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv)可以(yi)(yi)(yi)更高(gao)，采用(yong)該技(ji)(ji)術可以(yi)(yi)(yi)將ZVS軟(ruan)開關、同(tong)步整(zheng)流技(ji)(ji)術都(dou)結(jie)合(he)在(zai)(zai)一起(qi)，因而(er)其實(shi)現(xian)了高(gao)達(da)92%的(de)(de)效率(lv)(lv)(lv)及250W/in3以(yi)(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)(lv)密度(du)。

       ZVS移相全橋軟開關技術技術在MOSFET的(de)(de)(de)(de)(de)開關速度不太理(li)想時，對(dui)變換(huan)(huan)器效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)提升起了(le)很大(da)作用，但其缺點也(ye)不少。第(di)一(yi)個缺點是(shi)增加一(yi)個諧振(zhen)(zhen)(zhen)電感(gan)(gan)，其導致一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)體積(ji)與損耗，并且諧振(zhen)(zhen)(zhen)電感(gan)(gan)的(de)(de)(de)(de)(de)電氣參數需要保持一(yi)致性，這在制(zhi)造過程(cheng)中是(shi)比較難控(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)；第(di)二(er)個缺點是(shi)丟失(shi)了(le)有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)占空比。此外，由于(yu)同(tong)(tong)步(bu)整流更(geng)便于(yu)提高變換(huan)(huan)器的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，而移相全橋對(dui)二(er)次(ci)側(ce)同(tong)(tong)步(bu)整流的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)效(xiao)(xiao)(xiao)果并不理(li)想。最初的(de)(de)(de)(de)(de)PWMZVS移相全橋控(kong)(kong)制(zhi)器，UC3875/9及UCC3895僅控(kong)(kong)制(zhi)初級，需另加邏輯電路以提供準確的(de)(de)(de)(de)(de)次(ci)極同(tong)(tong)步(bu)整流控(kong)(kong)制(zhi)信號。現在的(de)(de)(de)(de)(de)移相全橋PWM控(kong)(kong)制(zhi)器如LTC1922/1、LTC3722-1/-2，雖然已增加二(er)次(ci)側(ce)同(tong)(tong)步(bu)整流控(kong)(kong)制(zhi)信號，但仍(reng)不能有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)地達到(dao)二(er)次(ci)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)ZVS/ZCS同(tong)(tong)步(bu)整流，但可(ke)(ke)以有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)地提高變換(huan)(huan)器效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)。LTC3722-1/-2可(ke)(ke)以減小諧振(zhen)(zhen)(zhen)電感(gan)(gan)的(de)(de)(de)(de)(de)電感(gan)(gan)量，這不僅降低了(le)諧振(zhen)(zhen)(zhen)電感(gan)(gan)的(de)(de)(de)(de)(de)體積(ji)及其損耗，占空比的(de)(de)(de)(de)(de)丟失(shi)也(ye)所改進。

       同步整(zheng)流包(bao)括自驅(qu)動(dong)與(yu)外部(bu)驅(qu)動(dong)。自驅(qu)動(dong)同步整(zheng)流方法簡(jian)單易行，但是次級(ji)電(dian)壓波形容(rong)易受(shou)到(dao)變壓器漏感等諸多因素的(de)(de)(de)影響，造成(cheng)批(pi)量生產時可靠性(xing)較低而較少應用于實際(ji)產品中。對于12V以上(shang)至(zhi)20V左右輸(shu)出電(dian)壓的(de)(de)(de)變換則多采用專門的(de)(de)(de)外部(bu)驅(qu)動(dong)IC，這樣可以達到(dao)較好的(de)(de)(de)電(dian)氣性(xing)能與(yu)更高(gao)的(de)(de)(de)可靠性(xing)。

1. 建模與仿真(zhen)

       開關(guan)型變換(huan)器主要有小信號(hao)與大(da)信號(hao)分析兩種建模方法(fa)。

       小(xiao)信號分(fen)析法(fa)(fa)：主(zhu)要是(shi)(shi)狀態(tai)空間平均(jun)(jun)法(fa)(fa)，可以說這是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子(zi)學領域建模(mo)分(fen)析的(de)(de)第(di)一個(ge)真(zhen)正意義(yi)的(de)(de)重(zhong)大突破。后來出(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)如電(dian)(dian)(dian)流注入等效(xiao)電(dian)(dian)(dian)路(lu)法(fa)(fa)、等效(xiao)受控源法(fa)(fa)、三端開(kai)關(guan)(guan)器(qi)件法(fa)(fa)等均(jun)(jun)屬(shu)于電(dian)(dian)(dian)路(lu)平均(jun)(jun)法(fa)(fa)的(de)(de)范(fan)疇。平均(jun)(jun)法(fa)(fa)的(de)(de)缺點是(shi)(shi)明顯的(de)(de)，對信號進行了平均(jun)(jun)處理(li)而不(bu)(bu)能有效(xiao)地進行紋波(bo)分(fen)析；不(bu)(bu)能準確(que)地進行穩定性(xing)分(fen)析；對諧(xie)振類變換器(qi)可能不(bu)(bu)大適合；關(guan)(guan)鍵的(de)(de)一點是(shi)(shi)，平均(jun)(jun)法(fa)(fa)所得出(chu)(chu)的(de)(de)模(mo)型與開(kai)關(guan)(guan)頻(pin)率無關(guan)(guan)，且適用條(tiao)件是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感(gan)電(dian)(dian)(dian)容等產生的(de)(de)自然(ran)頻(pin)率必須要遠低于開(kai)關(guan)(guan)頻(pin)率，準確(que)性(xing)才(cai)會(hui)較(jiao)高。

       大信號(hao)(hao)分析(xi)法(fa)：有解析(xi)法(fa)，相平面法(fa)，大信號(hao)(hao)等效(xiao)(xiao)電路(lu)模型法(fa)，開(kai)關(guan)信號(hao)(hao)流法(fa)，n次諧波三端口(kou)模型法(fa)，KBM法(fa)及通用平均法(fa)、等效(xiao)(xiao)小參量信號(hao)(hao)分析(xi)法(fa)。

       建(jian)模(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是為了(le)仿真(zhen)，繼(ji)而(er)(er)進行(xing)穩定性分(fen)析(xi)。近30年來，在(zai)開(kai)關(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)(ping)(ping)均(jun)(jun)SPICE模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)模(mo)(mo)(mo)(mo)方面，許多學者都(dou)建(jian)立了(le)各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)理論，從而(er)(er)形成(cheng)了(le)各(ge)種SPICE模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。這(zhe)些(xie)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)各(ge)有(you)所長，比較有(you)代表性的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)：Dr.SamBenYaakov的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)關(guan)(guan)電(dian)感(gan)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing);Dr.RayRidley的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing);基于Dr.VatcheVorperian的(de)(de)(de)(de)(de)Orcad9.1的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)關(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)平(ping)(ping)(ping)(ping)均(jun)(jun)Pspice模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing);基于StevenSandler的(de)(de)(de)(de)(de)ICAP4的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)關(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)平(ping)(ping)(ping)(ping)均(jun)(jun)Isspice模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing);基于Dr.VincentG.Bello的(de)(de)(de)(de)(de)Cadence的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)關(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)平(ping)(ping)(ping)(ping)均(jun)(jun)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等等。在(zai)使用(yong)這(zhe)些(xie)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上(shang)，結合變換器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)主要參數(shu)進行(xing)宏(hong)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)構建(jian)，并利(li)用(yong)所建(jian)模(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)構成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)DC/DC變換器(qi)在(zai)專業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)路仿真(zhen)軟件(Matlab、Pspice等)平(ping)(ping)(ping)(ping)臺上(shang)進行(xing)直流分(fen)析(xi)、小(xiao)信(xin)號分(fen)析(xi)以及閉環大信(xin)號瞬態分(fen)析(xi)。

1. 數字化(hua)控制

       數字化的(de)(de)簡單應用(yong)主要是保護與(yu)監控電(dian)路，以(yi)及與(yu)系統的(de)(de)通(tong)信，目前(qian)已大量地(di)應用(yong)于通(tong)信用(yong)高頻開關電(dian)源中。其可以(yi)取(qu)代很多模擬電(dian)路，完成電(dian)源的(de)(de)起動、輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出的(de)(de)過(guo)(guo)、欠(qian)壓保護、輸(shu)出的(de)(de)過(guo)(guo)流(liu)與(yu)短(duan)路保護，及過(guo)(guo)熱保護等，通(tong)過(guo)(guo)特定的(de)(de)介面(mian)電(dian)路，也能完成與(yu)系統間的(de)(de)通(tong)訊(xun)與(yu)顯示。

       數(shu)字化(hua)的更(geng)先進應用(yong)包含不但實現完善的保護(hu)與(yu)監控功能(neng)，也能(neng)輸(shu)出PWM波(bo)，通(tong)過驅動電路控制功率(lv)開關器件，并實現閉環控制功能(neng)。現階段通(tong)信電源(yuan)的數(shu)字化(hua)主要采取模擬與(yu)數(shu)字相結合的形式，PWM部分(fen)仍然(ran)采用(yong)專門的模擬芯(xin)片，而DSP芯(xin)片主要參(can)與(yu)占(zhan)空比控制，和頻率(lv)設置、輸(shu)出電壓的調節及(ji)保護(hu)與(yu)監控等功能(neng)。

      數字控制可以提(ti)高系統的靈(ling)活性，提(ti)供(gong)更好的通信(xin)(xin)介面、故障診斷能(neng)(neng)力、及抗干擾能(neng)(neng)力。但(dan)是(shi)，在精密(mi)的通信(xin)(xin)電源中，控制精度、參(can)數漂移(yi)、電流(liu)(liu)檢測與均流(liu)(liu)，及控制延遲(chi)等因素將(jiang)是(shi)需(xu)要急待解決的實際問題(ti)。

1. 磁集

       隨(sui)著開(kai)關頻率(lv)的提高，開(kai)關變(bian)換器(qi)的體積隨(sui)之減少，功(gong)率(lv)密度也得(de)到(dao)大幅(fu)提升，但開(kai)關損(sun)耗將隨(sui)之增加，并且將使(shi)用更多的磁(ci)性器(qi)件，因而占據更多的空間。

自1995年至(zhi)今，美國電力電子(zi)系統并中(zhong)心(CPES)對磁性器件集成(cheng)作(zuo)了很多的研究工作(zuo)，使用(yong)耦合電感(gan)的概(gai)念對多相BUCK電感(gan)集成(cheng)做了深入研究，且應(ying)用(yong)于各種(zhong)不(bu)同類型的變換器中(zhong)。

       常規(gui)的(de)(de)磁性元件(jian)設(she)計方法極其(qi)(qi)繁瑣且需(xu)要從(cong)不同(tong)的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)來考慮，如磁心(xin)的(de)(de)大小選(xuan)擇，材質與(yu)繞(rao)組的(de)(de)確定(ding)，及鐵損和銅損的(de)(de)*估等。但是(shi)磁集(ji)成技術除此之外，還必須考慮磁通(tong)(tong)不平衡(heng)的(de)(de)問題，因為磁通(tong)(tong)分(fen)布在鐵心(xin)的(de)(de)每一(yi)部分(fen)其(qi)(qi)等效總磁通(tong)(tong)量(liang)是(shi)不同(tong)的(de)(de)，有些部分(fen)可能會提前飽(bao)和。因此，磁性器件(jian)集(ji)成的(de)(de)分(fen)析與(yu)研究將會更加復雜與(yu)困難(nan)。但是(shi)，其(qi)(qi)所帶來的(de)(de)高(gao)功率(lv)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)優勢，必是(shi)將來通(tong)(tong)信(xin)用高(gao)頻開關電源(yuan)的(de)(de)一(yi)大發展趨勢。

1. 制造(zao)工藝

       通信用(yong)(yong)高(gao)頻開關電(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)制(zhi)造工(gong)(gong)藝相當復雜，并且直(zhi)接影響到電(dian)源(yuan)系統的(de)(de)(de)電(dian)氣功(gong)能、電(dian)磁兼容性(xing)(xing)及可(ke)靠(kao)(kao)性(xing)(xing)，而可(ke)靠(kao)(kao)性(xing)(xing)是(shi)通信電(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)首要指標。生產制(zhi)造過程(cheng)中完備的(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)手(shou)段，齊全的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝監控點與防靜電(dian)等措施(shi)的(de)(de)(de)采用(yong)(yong)在很(hen)大程(cheng)度上(shang)延續了產品最佳的(de)(de)(de)設計性(xing)(xing)能，而SMD貼(tie)片器件(jian)的(de)(de)(de)廣(guang)泛使用(yong)(yong)將可(ke)以大大提(ti)高(gao)焊接的(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)(kao)性(xing)(xing)。歐(ou)美(mei)國家從2006年起(qi)對電(dian)子產品要求無鉛工(gong)(gong)藝，這對通信電(dian)源(yuan)中器件(jian)的(de)(de)(de)選用(yong)(yong)及生產制(zhi)造過程(cheng)的(de)(de)(de)控制(zhi)提(ti)出更高(gao)、更嚴格的(de)(de)(de)要求。

       目前(qian)最(zui)為吸引的技(ji)術(shu)是(shi)美(mei)國電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子系(xi)統中心(CPEC)在近(jin)幾年(nian)提出的電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子集成(cheng)(cheng)(cheng)模塊(IPEM)的概念，俗稱“積木”。采用先進的封(feng)裝技(ji)術(shu)而降低(di)(di)寄(ji)生因素以改(gai)進電(dian)(dian)(dian)路中的電(dian)(dian)(dian)壓振鈴與效(xiao)率(lv)，將驅動(dong)電(dian)(dian)(dian)路與功(gong)(gong)率(lv)器件集成(cheng)(cheng)(cheng)在一(yi)起以提高驅動(dong)的速度因而降低(di)(di)開關(guan)損耗。電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子集成(cheng)(cheng)(cheng)技(ji)術(shu)不僅(jin)能夠改(gai)進瞬態電(dian)(dian)(dian)壓的調節，也能改(gai)進功(gong)(gong)率(lv)密度與系(xi)統的效(xiao)率(lv)。但是(shi)，這(zhe)樣的集成(cheng)(cheng)(cheng)模塊目前(qian)存在許多(duo)挑戰(zhan)，主要是(shi)被動(dong)與主動(dong)器件的集成(cheng)(cheng)(cheng)方式，并(bing)且(qie)較難達到最(zui)佳的熱設(she)計。