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電子技術的發展趨勢怎麼樣

電子技術 閱讀(3.06W)

在電力電子技術的應用及各種電源系統中,開關電源技術均處於核心地位。對於大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果採用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。接下來,小編為大家講講電子技術的發展趨勢,希望能幫助到大家!

電子技術的發展趨勢怎麼樣

  模組化

模組化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模組化,其二是指電源單元的模組化。我們常見的器件模組,含有一單元、兩單元、六單元直至七元,包括開關器件和與之反並聯的續流二極體,實質上都屬於“標準”功率模組(SPM)。

近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模組中去,構成了“智慧化”功率模組(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計製造。實際上,由於頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。

為了提高系統的可靠性,有些製造商開發了“使用者專用”功率模組(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬體都以晶片的形式安裝到一個模組中,使元器件之間不再有傳統的引線連線,這樣的模組經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似於微電子中的使用者專用積體電路(ASIC)。

只要把控制軟體寫入該模組中的微處理器晶片,再把整個模組固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模組化的目的不僅在於使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生引數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。

另外,大功率的開關電源,由於器件容量的限制和增加冗餘提高可靠性方面的考慮,一般採用多個獨立的模組單元並聯工作,採用均流技術,所有模組共同分擔負載電流,一旦其中某個模組失效,其它模組再平均分擔負載電流。

這樣,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求, 而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗餘電源模組,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模組故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。

  高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電裝置的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的`開關式整流器,都是基於這一原理。

同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造, 成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由於功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來採用電子管的傳統高頻裝置固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。

  數字化

在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬訊號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在類比電路基礎上的。

但是,現在數字式訊號、數位電路顯得越來越重要,數字訊號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便於計算機處理控制、避免模擬訊號的畸變失真、減小雜散訊號的干擾(提高抗干擾能力)、便於軟體包除錯和遙感遙測遙調,也便於自診斷、容錯等技術的植入。

所以,在八、九十年代,對於各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印製版的布圖、電磁相容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對於智慧化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。

  綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電, 這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境汙染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的汙染;其次這些電源不能(或少)對電網產生汙染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電裝置,往往會變成對電網的汙染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。

20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適於更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。

在傳統的應用技術下,由於功率器件效能的限制而使開關電源的效能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件效能對開關電源效能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出效能優良的開關電源。

總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模組化、數字化、綠色化等的實現,將標誌著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。

這幾年,隨著通訊行業的發展,以開關電源技術為核心的通訊用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨。

因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,並將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。