电源技术篇1
现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1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~l0%。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、电力合闸用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90%或更高,还可节电30%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。
3.2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(SPM)。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(IPM),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,使元器件之间不再有传统的引线连接,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。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。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。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3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。
3.4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(IEC)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。20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2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献
(l)林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术,电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992
(2)季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998
(3)叶治正,叶靖国:开关稳压电源。高等教育出版社,1998
电源技术篇2
关键词：电气节能技术；电力新能源；发展应用
1引言
我国是一个人口大国，随着经济建设的快速发展，对电力的需求不断增加，为了追求经济建设的可持续发展，实现节能环保的目标，我国开发了电力新能源，研究了电气节能的技术措施，有效的降低了电能的耗损，以下就对电气节能技术的措施分析以及电力新能源的开发进行简单的分析.
2电气节能技术与措施分析
电气节能技术与措施主要是从两个大的方面进行的：①研究新型的电气节能技术从而降低电能的消耗与损耗；②通过对原有的电气设备进行改造，从而降低电能损耗，实现节能目标。
2.1研究新型的电气节能技术降低电能的消耗与损耗
新型的电气节能技术主要为分布式的电力供给，这种供电方式是基于节能环保技术运行的，在使用的过程中，主要是对电力集中的供给，在运行的过程中，主要是在电力用户的周围安装发电系统，从而采用分布式的方法统一集中的进行电力的输送与供给，采用此种供电方式可以有效的降低电能的消耗，与传统供电方式相比，具有良好的能源节约作用，并且采用分布式的电气节能技术可以循环利用可再生的资源进行电力的输送，实现能源节约，环境保护的目标。研究对发电、储存能量的电气节能技术的研究，具有较高的实践价值，通过对热水器的蓄能与蓄热技术，空调的蓄冷技术措施等的应用，可以实现电能的有效转化，以其他能源形式储存起来，以便在需要工作的时候再转化为电能，实现电能的合理分配与利用，降低了电能的损耗，提高了电能的利用率与使用率，具有较高的节能环保效果。
2.2通过对原有的电气设备进行改造，降低电能损耗，实现节能目标
现今，电气设备不仅会消耗巨大的能源，还会在使用的过程中，造成一定的能源损耗，所以研究电气节能技术，通过对电气设备进行改造，调整原先不合理的地方，从而提高电能的使用率，降低电能的损耗，对电气设备进行改进措施主要表现在以下几个方面：
2.2.1对变压器设备进行节能技术的改进
在整个电网运行输送系统中，变压器是最重要的组成，将节能技术应用在变压器设备的改进上，可以调节电压，实现电能的安全输送，降低电能的损耗，而对变压器设备进行节能技术的改进，就是要使变压器改进为低损耗的设备。不同的用户对电力的需求不同，因此不同用户的电力输送的电压也存在着较大的不同，采用变压器调节电压时，就会造成一定电能的损失，所以研究低损耗的变压器，对节约电能具有重要作用，采用非晶合金铁心构成的变压器具有良好的节能环保作用，不仅可以降低电能的损耗，还可以降低成本的支出，具有良好的推广使用价值。调整变压器的参数可以有效的降低电能的消耗，实现节能目标，在电能输送的过程中，我们要对电力负载进行调整，改变其运行的方式，降低电能在输送过程中的损耗。变压器在运行的过程中们需要加强对各个方面的管理，通过对变压器进行调整，可以提高节能的效果，降低变压器中的功率损失与消耗，提高电能的利用效率，从而实现节能环保的目标。
2.2.2对电网运行的配置进行节能技术的应用与优化
对电网运行的配置进行优化与设置也可以降低电能的损耗，因为在电网运行时，往往会出现无功的电流导致的电能损耗，而对电网运行的优化配置就是无功补偿，采用节能技术措施降低电能的损耗，还可以对电网的功率进行合理的配置与分配，保证变压器电压的稳定状态，降低电能损耗。
2.2.3采用节能技术减少线路的电力损耗
发电站是通过输电线路进行电路的输送的，很多时候发电站与电力用户的距离非常远，在运输的过程中就会造成线路的电能损耗，输电线路越长，电力负载就越大，造成的电能耗损也就更大，降低线路的电阻值，可以提高电网系统的功率因数。在供电营业区域内，要结合区域经济发展，做好规划与布点方面的工作，如负荷密集地变电站电压等级应选110kV及以上为宜，偏远山区，负荷较轻的地方可采用35kV及以下变电站。线路规划要坚持最短距离的原则，减少线路的长度距离，在选择导线时，要注意规格的选择，包括截面积等，选择截面积较大的导线在某种程度上也能降低能源消耗。在进行输电线路的架设时，要对整个区域进行综合了解，选用最短路径的方法降线路电能的损耗。
2.2.4采用节能技术实现空调系统的环保与节能
一般在建筑内都是通过空调系统来实现室内温度的改变与调节，但是空调系统会造成极大的能源损耗，所以如何提高空调系统的节能环保就成为电气技能技术研究的重要内容，要对空调系统进行优化设置，要对空调系统进行参数的设定，选用节能环保型的空调，实现节能控制的目标。冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间风能，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时溶水，与冷冻机组共同供冷，而在白天空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的成套技术。从能源合理分配角度出发可知，冰蓄冷技术有效的节约了能源，节省了空调设备费用，减少制冷主机的装机容量和功率，利用峰谷分时电价，大量减少运行费用，也降低了总电力负荷，减少电力需求，缓解建设新电厂（机组）的压力。此外，冰蓄冷技术还能节省用户对空调系统的投资、改造、运行维护等费用，降低用户空调系统的运行费用冰蓄冷技术具有良好的节能减排作用。
3电力新能源的开发与发展应用
除了电气节能技术的应用，还可以开发电力新能源，实现电能的节能环保作用。现今随着经济建设的快速发展与进步，我国对电能的需求逐渐升高，但是能源使用比较紧张，如何开发电力新能源就成为现今能源利用的最重要课题，开发电力新能源可以缓解能源紧张的现状，促进经济建设的可持续发展。近些年来我国对电力新能源的开发研究力度不断的加大，也取得了一些进展，开发使用的新能源有效的缓解了能源紧张的局面，节约了能源，现今我国电力新能源的开发与发展是在机遇与挑战中并存，以下就对有良好实践效果的电力新能源进行介绍分析。
3.1风能转化为电能的应用
风能作为电力新能源具有良好的节能效果，对纾解现今能源紧张的现状提供了积极的作用，利用风能转化为电能，有效的提高了电能的利用率，现今可以有较多的新能源应用在电力能源的开发与使用中，风能的应用具有良好的节能效果。图4~5是与美国风电利用小时数与发电量的对比，虽然与美国还存在一定距离，但是也在不断的进步中。
3.2太阳能转化为电能的应用
我国最常见的电力新能源就是太阳能的发电，主要是采用分布式的太阳能发电形式，可以满足用户对电力的需求，除此之外，还可以将太阳能转化的多余电能传送到电力系统中，采用太阳能的分布式发电具有较高的优势价值，不仅可以高效的转化为电能，还可以就地附近进行使用。采用光伏的太阳能发电，适合分布式的特点，不仅可以为当地的用户提供基础的电力能源，还具有良好的节能环保作用。电力新能源的开发与应用具有良好的发展前景，可以促进经济建设的可持续发展，通过对电力新能源的不断开发与研究，可以减少对资源的过度利用，实现资源节约与环境保护的目标，新能源与传统的能源相比具有较高的实用价值与推广价值，污染小，还可以节约电能，对新能源进行开发与研究是时代所趋，也是构件和谐社会的重要手段。
4结束语
总之，我国对电力的需求不断的增加，研究电气节能技术与电力新能源可以舒缓能源紧张的现状，解决电能的损耗以及资源浪费的问题，具有良好的节能环保作用，我们要继续研究电气节能的技术，加大对电力新能源的开发与研究，从而促进经济建设的可持续发展。
作者:刘耀华单位:国网江西省电力公司宜春市袁州区供电分公司
参考文献:
[1]郭鑫.电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].山东工业技术，2014，12（1）：22~28.
[2]张文吉.浅析电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].建筑工程技术与设计，2015，01（8）：12~23.
电源技术篇3
【关键词】电力电子电源发展趋势
1电力电子的发展及发展趋势
电力电子技术是利用电力电子元件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术已经与其他技术相结合成为一门交叉的科学，它经历了三个阶段：整流器时期、逆变器时期、变频器时期，随着电力电子器件和技术的更新，使得其在很多领域都得到应用。
1.1整流器时期
随着美国通用电气研制了第一个工业用的晶闸管，从而开启了整流器时代。上个世纪50年代工业用电基本上是50HZ的交流电，但是像电解、牵引、直流传动都需要直流电提供动力，于是基于晶闸管基础上的硅整流器就应运而生了，它能把工频交流电转化为直流电，极大的促进了工业的发展。
1.2逆变器时期
由于20世纪70年代出现了世界性的能源危机，晶闸管作为半控型器件，不能自动断开，因此也不能适应企业的需要。交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展，这些自开断的全控型器件也得到了极大的发展，但是由于技术限制，发展也有限。
1.3变频器时期
在八十年代随着电力电子技术的发展，大规模和超大规模的集成电路的发展标志着现代电力电子时代的来临，其中以MOSFET和IGBT为代表。它们的出现使得电频从低频向高频转化，同时也使设备向小、轻等方面发展。
现代电力电子技术的研究核心任然是电源技术，目前现代电力电子技术正向规模化和集成化发展；现代电力电子技术正从低频向高频发展；现代电力电子技术向全控化和数字化转变；现代电力电子技术正向着绿色化转变。
目前我国政府和企业都在强调创新的作用，现代电力电子技术的发展使得其与多个领域的科学相结合，其发展创新将会惠及多个领域，目前现代电力电子技术也是向着智能化和绿色化的方面去发展。这样的发展不仅能够为我国工业发展提高效率而且能够带来环境方面的保护。
2电源技术的发展及发展趋势
开关电源的前身是线性稳压电源。电源的种类按照不同的分类标准来看，主要有以下几种：按输入-输出分为AC-AC、AC-C、DC-C、DC-C；按同负载连接稳压方式分为串联型稳压电源、并联型稳压电源；按工作状态分为线性电源、开关电源、二极管稳压电源。在我们生活中，大多数电子装置、电气控制设备的工作电源是直流电源。随着计算机等电子装备的集成度的增加，体积越来越小而功率却越来越大来取代了体积庞大的线性电源开关。新型的电力电子技术给电源开关的发展提供了物质基础，20世纪60年代末，高耐压、大电流的双极型电力晶体管的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。
开关频率的提高有利于开关电源的体积减小、重量减轻。最早期的开关频率仅仅是几千赫兹随着电力电子技术的发展开关的频率逐渐提高，当频率达到10kHz左右时，变压器、电感等磁性元件发出很刺耳的噪声。为了降低噪声，科研人员不断研发最终使得开关频率突破了人耳听觉极限的20kHz，随着电力MOSFET的应用，开关电源和开关频率进一步提高，使得电源体积更小，重量更轻，功率密度进一步提高。IGBT可以看成是MOSFET和GTR复合而成的器件。IGBT的出现，使得开关电源的容量不断增大。另外，为了解决开关频率的提高也使得电源的电磁干扰问题，20世纪80年代出现了采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路，这种电路利用以谐振为主的辅助换流手段，使开关开通或关断前的电压、电流分别为零，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关频率可以大幅度提高，从而，使开关电源进一步向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。电力电子技术随着需要会不断的向前发展和创新，新的产品会不断的更新换代去适应企业的发展需求，目前无论是国外还是国内都有极大的需求量，而电源技术会不断向高频、小体积方面发展。
3电力电子技术在电源领域方面的应用
3.1计算机绿色高效率电源
计算机能够为人类的工作生活带来方便，但是过去计算机的体积庞大，在八十年代，计算机率先采用了电源开关，促使更多的电子设备采用电源开关。计算机换取了电源开关之后，为省电、环保方面做出了贡献。
3.2高频开关电源
通信业的快速发展促使电源行业的快速发展，目前频率高体积小的电源是通信业的主流。通信设备中所用的集成电路种类繁多，电源电压要根据不同的情况使用有所不同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块可以减小损耗、方便维护和安装。
3.3直流-直流变换器
DC/DC变化器可以将固定的直流电压转变为可变的直流电压，可以再无轨电车、地铁等行业进行应用，可以使的加速平稳，得到快速的响应，别且能够节约电能。同时DC/DC二次电源已近商品化，一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。
3.3.1不间断电源
不间断电源（UPS）是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，微处理器软硬件技术的引入使得其实现了对UPS的智能化管理。
3.3.2变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频的调速，随着日本东芝的将这种技术应用于空调技术中，国内90年代开始应用这种变频技术，极大的节省了电能。
3.3.3高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于电焊机工作环境恶劣，电焊机频繁的出现一些问题，高频逆变式整流焊机电源的出现解决了常出现的问题，提高了焊机工作的可靠性。
4结语
本文笔者通过分析电力电子的发展和电源技术的发展及电力电子技术在电源领域的应用，来揭示未来电力电子的发展趋势，鼓励更多的科研人员能够敢于想象，发挥自己的创造力研发出更多适合工业和能源需求的电源。
参考文I
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电源技术篇4
近年来,为了探索新型的使用寿命长、能量密度高的微能源,国内外学者开始收集人体、声音、道路、高层建筑等周围环境中的振动,以实现微纳机电系统的自我供能,这将有望解决能源微型化过程中电池体积大、一次性使用寿命短、能量密度小等问题。静电式微能源目前,T.Sterken等人[5]提出的静电式发电机采用静电梳齿结构和MEMS工艺,在150V的激励下、振动频率为1020Hz的环境中,获得1μW功率输出;在3750Hz下得到16μW功率。美国Berkeley大学S.Roundy等人[6]研制出的静电式发电机采集120Hz的低频振动(图略),采用变间距式改变电容,仿真和实验结果证实变间距式的结构更有优势,当在120Hz,2.25m/s2的加速度振动下,输出功率密度达116μW/cm2。(图略)为变面积式结构。Y.Chiu等人[7]提出了一种静电式微能源,利用钨球调节装置的固有频率,整合机械开关被安放在换能器内,实现同步能量转换。东京大学T.Tsutsumino等人[8]提出了一种静电式发电机,其利用高性能的有机膜全氟树脂(CYTOP)作为驻极体材料来提供电荷,加载20Hz振动,振动幅度的峰峰值为1mm,最大输出功率达6.4μW。电磁式微能源目前在电磁能量转换研究方面工作较突出的是英国Southampton大学,从2004年开始采用硅微加工技术制作了微型电磁式振动能量采集器,在1.615kHz的振动频率下,输入加速度为0.4g时,其产生的最大输出功率为104nW[9];此外还提出了一种发电机在9.5kHz,1.92m/s2加速度振动驱动下,获得21nW的电能[10]。D.Spreemann等人[11]设计了一个双自由度电磁式能量采集器,中心转子带动磁铁运动,使磁通量产生变化,产生感应电动势,克服了单自由度能量采集器固有频率的限制,适用于实际环境中的振动。在低频环境中30~80Hz,可得到3mW的功率。H.Kulah等人[12]提出了一种铁圈同振型发电机,通过一个电磁式频率放大器将低频振动转换成高频振动,而输出功率与振动频率的三次方成正比,从而提高了能量转换效率。P.H.Wang等人[13]提出了一种铜平面弹簧式结构,为了获得更低的固有频率,测试结果显示在121.25Hz频率和1.5g的加速度下,开路电压为60mV。以上研究初步达到了电磁发电单独供能的目的,但在提高电源的能量密度和转换效率,以及输出能量收集与控制方面仍需要进行大量的研究工作。
压电式微能源为了在低频低强度的普通环境中提高转换效率,大多数研究对微能源的结构进行了改进。S.Roundy等人[14]制作的矩形单悬臂梁结构的压电发电机在120Hz、加速度为2.5m/s2下,产生25μW/cm2的能量。D.Shen等人[15]研制的低频(183.8Hz)能量采集器,采用单矩形悬臂梁-质量块结构,体积仅为0.769cm3,输出平均能量为0.32μW,能量密度为41.625μW/cm2。E.K.Reilly等人[16]研究了矩形、梯形、螺旋形等不同结构的压电悬臂梁。研究表明,螺旋形结构承受的应力最大,可产生较大的形变,输出较高的电能,梯形结构次之。但是由于矩形结构加工简单,故被广泛应用。2010年,G.Zhu等人[17]收集说话声音,采用竖直结构的ZnO纳米线阵列代替常用的PZT压电材料制成了纳米发生器,通过实验证实了在-100dB强度的声波振动下,输出峰值为50mV的交流电压。近年来国内吉林大学、上海交通大学、大连理工大学等[18-20]也开展了关于压电振子发电的微能源研究工作,并在压电微能源应用研制方面取得了一定的研究成果。通常环境下振动分布在一个较宽的频率范围内,如果微能源带宽过窄,则不能满足实际需求。目前的频带扩展方法主要有阵列式[21-22]、多梁-多质量块系统[23]以及频率可调式[24-25]。阵列式是通过具有不同固有频率的单悬臂梁-单质量块结构来实现频带扩展,即使振动频率改变,某些频率的悬臂梁也会处于工作状态;多梁-多质量块系统是通过使结构某两阶频率接近来实现频带扩展;频率可调式分为主动调频和被动调频。主动调频需要调频器,而调频器耗能大于产生的能量,故不可行;被动调频需要激励和传感器,这提高了复杂性和成本。2006年,M.Ferrari等人[26]提出了一种多频能量转换器,覆盖100~300Hz波段;2007年A.IbrahimSari等人[27]采用不同长度悬臂梁阵列式结构扩大了微型发电机的带宽,在4.2~5kHz的振动频率下,产生4μW的能量,覆盖800Hz的波段。上海交通大学的马华安等人[28]采用永磁铁代替传统的质量块,并且在质量块的上方和下方也放置了不同极性的永磁铁,通过吸引力和排斥力来调整压电悬臂梁的固有频率,固有频率范围拓宽为80~100Hz。电能采集、存储电路微小能量的采集、存储也是微能源系统的关键技术,否则振动产生的微电压并无实用价值。能量采集存储电路主要包括整流电路、升压电路和存储电路。对于此部分的研究已经较为成熟,但大部分都是基于经典的分立器件所搭建而成,具有静态电流高、采集存储效率低的特点。LINEAR公司[29]新推出了一款专门面向能量收集的集成芯片LTC3588,它内部集成了AC/DC、电荷泵以及电源管理模块,可以直接采集微小交流电压信号,持续输出100mA的电流信号,且其静态电流只需950nA。TI公司[30]在2011年底推出的BQ25504芯片,也同样集成了采集存储电路的几个模块,其静态电流仅为330nA,可以将能量存储在锂电池、薄膜电池以及超级电容中,同时其良好的电源管理实现了充放电保护的功能,极大地提高了系统的集成度。它们都具有操作简单、能量采集存储效率高、性能稳定、价格低廉的特点,可以广泛地应用于由振动驱动的微能源系统。电能存储的介质选择也是研究的一项重要内容。沈辉[31]对超级电容、镍氢电池和锂电池的储存电荷能力进行了比较,发现电容器的充放电速度较快,可以迅速地回收产生的电能,同时其充电效率最高可达95%,并且充电次数理论上也可达无穷次;与之相反,电池的充电速度慢,不能立即使用回收的电能,同时其充电效率仅为92%(锂电池)、69%(镍氢电池),使用寿命为500~1000次,但其具有放电时间长、输出电压比较稳定的特点。经过一个月的自放电测试,超级电容自放电效率最高,剩余电量仅为65%,镍氢电池为70%,锂离子电池为95%。但是对于需要经常充放电的场合,自放电可以忽略,超级电容凭借其可以无限次重复使用的特点,受到了科研人员的青睐。三种不同类型的微能源相比较,压电式微能源有结构简单、易于集成和微型化的独特优点,已经应用到生活中。日本的研究员在东京火车站的地面上铺上了四块包含压电发电装置的地板,其可以显示产生的能量,可为自动检票门提供能量[4]。以色列Innowattech公司[32]建立了第一条发电公路,用预制块和环氧树脂作保护,防止压电晶体破损。英飞凌公司[33]推出了MEMS传感器、MCU、RF、MEMS自供电电源四合一的新型TMPS。
电磁式微能源的设计仅在理论指导下进行,对器件进行仿真分析较少[34],所以,难以得到最优的结构模型;压电微能源的大部分研究都通过改变几何结构来降低共振频率、优化电路以提高能量转换效率,而对于研究新型的压电材料来提高系统性能的研究相对较少;由于MEMS的微加工、微装配与封装技术处于发展阶段,使得振动式微能源不能按照设计要求达到精确制作与装配,从而难以得到理想结果。振动驱动微能源技术存在以下应用方面的问题:实际生活环境中振动频率范围比较宽,从十几赫兹到几百赫兹,至今没有提出有效调节频率的方法。因此,有人提出使用非线性振动模型来研究微能源[35],但目前,这方面的研究还很少。储存电能的介质需要做进一步研究,特别是超级电容,其放电速度快、输出电压不是很稳定的特性需要改进。理论上微能源具有寿命较长的优点,但是实际应用环境中振动加速度和频率对微能源寿命有很大的影响。振动驱动微能源已成为各国科学家研究的热点。目前,电磁式、压电式微能源的研究相对较多,但是为了提高其性能指标,从而更快应用到实际中,振动式微能源的结构还在不断得到改进、优化,并且提出新的结构模型。而静电式微能源由于需要外部电源,限制了其应用,因而研究相对较少。振动驱动微能源技术向低频、多频、宽频、非线性振动模型、复合微能源发展[36-37]。同时,将几种不同转换形式的微能源集成在同一芯片上,可以综合不同原理微能源的优点,提高能量密度,这些都是微型化和实用化的关键。振动驱动微能源有望为野外和置入结构的微系统提供高可靠、长时间的电能,为无线传感网络节点和便携式微电子产品提供充足的电源,所以研究振动式微能源有重要的实用意义。
电源技术篇5
关键词：DC-DC；同步整流；BUCK结构；续流；均流技术
1系统方案整体结构
该系统方案主要由两个BUCK变换器构成的DC-DC降压式电路、主控电路、采样电路、驱动电路以及PWM模块组成。主控芯片通过采样得到的电压电流参数来控制输出PWM波的占空比，进而控制开关管的开关频率，闭环控制电流电压，使其稳定输出。提高了供电的效率和稳定性。系统方案框图如图1所示。
2各模块的设计与实现
2.1DC-DC模块
系统方案的DC-DC模块采用是两个相同的BUCK拓扑结构，并且使电感始终工作在电流连续状态，否则闭环稳压时易振荡。另外，为了降低电路损耗，本系统方案选用导通电阻较低的开关管IRF3205（额定电流110A，耐压达55V，导通电阻小于8毫欧）。
对于BUCK电路滤波电感L1的计算如下：
为使输出电流连续且稳定，本设计选择L1=800uh。为了避免电感饱和，且更好地实现电感的储能功能，本设计选用外径为4.8cm的铁粉磁环绕制电感。由于电流可高达2-3A，为了降低电感线圈的发热损耗，选用2股直径为0.64mm的漆包线绕制。
2.2MOS管驱动电路设计
如图3所示，MOS管驱动电路选用具有波形互补的可编程芯片IR2104，PWM波从2脚输入，HO和LO输出两路反相的PWM分别控制两个MOS管的开断。
D5和C1/C2为自举二极管和自举电容，两者串联起到电流配合的作用实现电压自举，抬高VS的电位，使输出的PWM更稳定，同时二极管起到防止电流倒灌的作用。
2.3电流采样电路
如图4所示，该部分选择高边电流采样的方案，高边电流采样要求放大器必须具备大动态输入范围以及高共模抑制比，所以采用TI公司专用高边电流采样芯片INA282；采样电阻选择耐高温，温度系数小，精度可控的康铜丝电阻。
INA282的增益为50，采样电阻阻值为RS，反馈电压为：
VIFB=50×RS×I0
考虑到单片机ADC的采样范围为0～2.5V，对应0～2.5A，根据公式可知RS=10毫欧。
2.4过流保护电路
过流保护是由电流采样电阻、运算放大电路及保护电路组成。主要是通过运算放大电路采取采样电阻两端的电压，从而可以间接知道电阻两端的电流，利用LM358比较器，设定电路的阈值当电路中的电流值超过了指定的阈值时，此时整个电路的供电就断开了，从而起到了保护作用。
3均流技术-PID算法
采样DC/DC模块1的输出电流I1，反馈控制DC/DC模块1的开关PWM波，使DC/DC模块1输出电流I1维持一固定值；采样负载两端电压V0，反馈控制DC/DC模块2的开关PWM波，是负载两端电压为定值V0。在负载电阻一定时，由于负载电压稳定，输出总电流I一定，又因DC/DC模块1的输出电流I1稳定，故可以确定DC/DC模块2的输出电流I2。从而可以实现均流的目的。
4结束语
文章提出了一种DC-DC开关电源模块并联供电系统的技术方案，该设计方案采用多模块并联操作可以很好的解决市场上单一集中式电源；从实际的测试数据中，电路的供电效率达到了97.21%；电流的分配效果非常精准，可以很好的利用在开关电源的行业，电路结构简单，利用率高，具有很好的推广前景。
参考文献
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电源技术篇6
为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术，本刊采访了一些著名公司，包括Ns，Maxim，Linear，ONSemiconductor，Microchip，Fairchild，RenesasTechnology，Infineon等，他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术、新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。
电源供应及电源管理技术将朝着以下的几个方向发展：
容易使用：
可靠的防护设计：
较高的功率密度。
容易使用
许多客户都并非电源管理技术的专家，他们只想利用高效率的开关稳压器为他们设计的电路提供稳压供电。自1990年以来，美国国家半导体(NS)便一直为客户提供SimpleSwitcher开关稳压器。目前推出的SimpleSwitcher开关稳压器及SimpleSwitcher控制器属于第5代的产品，其特点是适用于宽输入电压范围。而且体积极小，但可以输出极高的电流，只需极少外置元件。美国国家半导体的WEBENCH设计工具一直大受客户欢迎。现在这套工具的功能又有进一步的提升，以便客户设计新产品时可以获得更可靠的技术支持。WEBENCH设计网页是个一站式的设计平台。客户可以通过这个平台挑选电源管理芯片，就电路设计进行模拟测试，以便微调及优化系统设计，而且整个设计过程只需几分钟便可完成。
可靠的防护设计
若要确保产品高度稳定可靠，客户必须采用加设了可靠防护装置的电源管理产品。许多新推出的电源管理产品都有基本的周期限流功能，以免系统出现过载及短路情况。此外，许多新产品还另外提供多一重的防护。例如打嗝或电压／频率折回(foldback)功能。美国国家半导体降压稳压器的限流保护点非常准确。以LMZ0000系列降压稳压器为例，在指定温度范围内的温度操作，这系列产品的限流值都极为准确，偏差不会超过±10％。相较之下，市场上同类产品的偏差率高达±20％至30％。
较高的功率密度
由于供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间，因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。目前有多个办法可以解决这个问题，例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。作为电源管理芯片生产工艺的领导者，NS拥有先进的技术及丰富的设计经验，因此可以解决客户的供电系统设计问题。
NS响应电源管理技术的发展趋势推出多款新产品，其中包括以下几种。
LM2267x及LM22680芯片(属于第5代SimpleSwitcher的产品)适用于宽输入电压范围(4.5V至42V)，而且可以输出高达5A的电流。客户可以利用WEBENCH设计工具挑选合适的SimpleSwitcher开关稳压器，然后按照自己的要求设计电源供应系统，整个设计过程只需几分钟便能完成。
LM20000系列降压稳压器是设计高能源效率、高度可靠电源供应系统的理想解决方案。LM20000系列芯片与SimpleSwitcher开关稳压器大致相同，共有14个不同的型号，各有不同的电压及电流额定值。这系列芯片的限流值保护点非常准确，偏差不超过±10％，而且一旦过载情况持续，会利用电压／频率折回功能解决问题。
LM34917A是另一款高功率密度的稳压器芯片。这款开关稳压器适用于高输入电压，而且方案体积小巧，最适用于汽车摄影机等必须采用高输入电压的系统。1.25A的LM34917A开关稳压器可以承受高达33V的输入电压，而且采用只有1.97×2.30mm2的μSMD封装。
电源与电源管理的发展趋势是：
安全、可靠的电池充电器设计仍然是便携式消费类产品关注的问题。Maxim利用专有的半导体工艺，将高压充电FET集成在PMIC内部，无需外部过压保护电路即可保证充电的安全性。MAX8677A允许Ac适配器输入和USB输入，内部功率开关和控制电路实现充电／系统供电电源的智能选择。系统供电管理电路可以在没有电池连接或电池已经深度放电、或者是给设备充电时，继续为负载供电。
功能越来越丰富、尺寸越来越小。例如：在手机，特别是智能手机中集成wiFi、GPS、8M像素照相机、QWERTY键盘等功能：Maxim创新的模块化设计可大大降低系统成本和元件数量，较高的开关频率允许使用微小的外部元件。从而为便携产品设计提供强大支持。不同的手机制造商会采用不同的基带和应用处理器，MaximPMIC：的模块化设计能够针对用户的特殊需求，提供定制设计。
MAX8660／MAX8661PMIC专为基于第三代MarvelIXscale技术的Monahans应用处理器而设计，可以支持Xscale处理器工作于智能手机、PDA、便携媒体播放器，GPS导航器以及其它需要大量计算和多媒体能力的低功耗设备中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引脚TQFN封装内集成有8路高性能、低工作电流的电源，I2C接口，以及监控功能。器件完全兼容于Monahans电源的I2C寄存器设置，满足所有Monahans处理器的电压门限、电源排序以及上电斜率要求。该器件的高度兼容性可使软件开发和上市时间最小化。
3G是2009年到2010年的目标市场，高效的PA电源管理方案有助于延长电池的使用寿命，Maxim针对高端智能手机推出了可动态调节PA集电极电压的电源管理ICMAX8805。器件采用2ram×2mm晶圆级封装(WLP)，用于支持WCDMA／NCDMA功率放大器(PA)供电。内部集成了高效降压转换器，适用于中等功率和小功率无线传输应用，同时还具有60mQ的旁路FET，可提供1.5A的峰值电流。
通过分析若干即将在LED驱动器IC需求量增长过程当中发挥作用的“催化剂”，我们不难发现LED将迅速成为一种主流照明光源。其中的4个主要的推动力是汽车照明、LED光输出、LED成本因素及其有望取代白炽灯泡的潜在用途。
许多中高档多媒体移动电话、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的电池，而迷你型亚笔记本电脑／平板个人电脑则采用1.5Ah-2Ah容量电池。因此，凌力尔特(Linear)采用专利热调整电路的线性电池充电器产品线成功地解决了由高电流线性稳压器所引起的潜在热问题(当充电器IC位于器件内部时)。由于电池容量的增加以及人们对快速充电时间需求的继续存在，因此对于保持合理的PCB温度而言，线性热调整将变得日益重要起来。此外，如果需要大于IA的电池充电电流，凌力尔特则为客户提供了效率接近95％的单片式同步开关电池充电器，从而能够最大限度地减少热设计的约束。
凌力尔特的LTC3562是一款四通道、高效率、2.25MHz、同步降压型稳压器，能够从一个3mm×3mmQFN封装桌提供双通道600mA和双通道400mA连续输出。每个通道都能够通过板载I2C接口(两个通道通过I2C，两个通道通过RUN引脚)进行独立控制(包括输出电压)，从而使其适合于诸如微处理器等要求动态调整输出电压的应用。
凌力尔特拥有众多旨在满足LED驱动设计要求的产品。LT3595、LT3518和LT3755便是部分产品实例。
LT3595降压模式LED驱动器具有16个单独的通道，备通道能够从高达45V的输入来驱动一个由多达lO个50mALBD所组成的LED串。每个LT3595将能够驱动多达Z60+SOmA白光LED。一台46英寸LCDTV将需要为每部HDTV配用约10个LT3595。它的16个通道均可以独立控制，并具有一个能够提供高达5000：1PwM调光比的单独PWM输入。
凌力尔特最新推出一款LT3513。该转换器具有5个独立受控的稳压器，用于提供一个TFT-LCD屏内部所有必要的电源轨。
LT3755／-1是一款60V、高压侧电流检测DC／DC控制器，专为从一个4.5至40V的输入电压范围来驱动高电流LED而设计。LT3756／-1采用了相同的设计，但可以从6V至IOOV的输入来提供至100V的输出。这两款器件都非常适合于众多的应用，包括汽车、工业和建筑照明。对于那些需要高于40V输入电压(比如：48V电源轨)的应用，LT3756／-1将是优选的解决方案。
电源和电源管理技术发展的焦点仍将是利用恰当的技术以用更少的电能来实现与日增多的应用功能，从而提升电源能效，这涉及提高电源工作效率、降低待机能耗及改善功率因数(PFC)等。
我们看到人们越来越需求极高能效的终端产品，而世界各国的能效规范标准也在不断演进。所以电子制造商将需要在不同输入电压和负载条件下，推出能在真实世界环境下具高能效的电源产品。
如在计算机市场，安森美半导体除了具备vcore的专长，还开发多种系统电源产品，如控制器、驱动器、音频放大器、MOSFET和EEPROM，用于增强我们在笔记本、台式电脑和服务器领域的价值主张。以笔记本应用为例，最新的7位可编程多相同步降压开关稳压控制器ADP3212，可编程进行1相、2相或3相操作，完全符合IMVP6.5版规范，用于英特尔下一代处理器的笔记本电源。这器件的一项重要优势是能够动态地追踪变化的电压识别(VID)代码，使移动处理器的Vcc。电压能够无须重设控制器或CPU而进行改变，使CPU在工作中能够动态地降低内核电压，降低电池电能消耗、延长使用时间。
在汽车市场，我们与领先的汽车OEM协作，发挥我们的设计、销售和供应链资源优势、配以丰富的产品系列。包括AsIC、cAN和LIN收发器、马达控制、驱动器、MOSFET和分立器件等。以NCV7708A为例，这是一款完全保护的双6路半桥驱动器，特别适合汽车中的运动控制应用。6个低端控制器和6个高端驱动器能够自由配置，并能单独控制，支持高端、低端和H桥控制。这器件在休眠模式下的静态电流极低。
在电源市场，我们新推出的GreenPoint255wATX公开参考设计在所有负载点都提供88％高的电源能效，且在真实世界(而非实验室)条件下提供极高能效，远高于市场标准，而且其配置可立即投产。高效电子(HiproElectronics)台式电脑电源应用。
在便携消费市场，我们提供用于显示和背光、音／视频、互连和电源管理等四个主要关键子系统的解决方案。如我们的照明管理集成电路NCPS890在极小封装中集成了LCD背光、装饰光控制和环境乐感测功能，能够根据环境光的亮度来调节背光电流，从而延长电池使用时间。
而在不断兴起的LED应用领域，安森美半导体提供一系列的LED驱动电源解决方案，包括可集成最高700V高压FET的离线型AC-DC开关电源解决方案、宽输入范围的中等电压LED应用DC-DC电源解决方案和LED便携背光应用电源解决方案等。
能源成本的骤增(也可以说是不可预期)促进了对节能技术的需求。无论是电子消费品还是商业应用，电机和照明在总能耗中都占相当大的比重。嵌入式单片机(MCU)及相关模拟外设具有高效的电源转换功能，还提供可降低能耗的智能工作模式。
利用8位、16位和32位MCU可以实现廉价的电机控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模块及其他模拟外设，能对步进电机以及有刷和无刷电机进行控制。
MicrochipTechnology(美国微芯科技公司)的dsPIC33珂12MC201DSC提供了高度优化、兼具成本效益的解决方案，能实现三相电机的高级控制。这款20引脚的DSC(数字信号控制器)器件包含一个快速模数转换器(ADC)和一个电机控制PWM模块，前者能够同时采集多通道的信号，后者则具备管理三相电机功率控制级所需的功能。
许多国家如今已经贯彻了将逐步淘汰低能效白炽灯的规划。目前，荧光灯是使用最广泛的替代品。但是，LED在普通照明应用中的使用也与日俱增。LED的工作寿命非常长，最终能够提供比荧光技术更高的效率。
道康宁推XIAMETER品牌建最大有机硅交易平台
日前，道康宁公司宣布，正式升级在线交易平台，强化XIAMETER品牌来建立世界最大的网上有机硅产品市场。
据XIAMETER业务部全球执行总监雪莉女士介绍，2002年推出的XIAMETER商业模式并不适用于所有用户，随着客户需求的不断变化，此次全面对XIAMETER商业模式进行升级，使其可以为更多数的客户服务。
据了解，新的XIAMETER商业模式所提供的产品数量增加了一倍以上，在全球各地由道康宁生产的标准有机硅产品现在都可以在XIAMETER品牌下购买到。产品家族系列从二甲基硅油和乳液至DIY及专业建筑工程所需的密封胶，还有橡胶基胶、混合物和有机硅烷等。这些原料是个人护理、建筑、汽车、纺织、造纸业、能源和其他等工业提升效能的必需品。
雪莉表示，如果需要，客户可以继续大量地以油罐车或货柜车为单位来购买。不过，很多客户需要以更小量订购。虽然该公司仍有最低起订量的要求，但客户现在可以以托盘数量或以更符合自己需要的小批量来购买产品。史无前例地，客户可从当地经销商处购买到XIAMETER品牌下的产品。这样可以配合一些喜欢享受当地采购的便利或采购数量低于最低购货量的客户。
雪莉说：“我们的经销商是我们成功的重要因素，并将继续与道康宁和XIAMETER品牌共存。”
LED需要高效的恒流驱动器。该驱动器结合智能控制技术，使LED很可能会成为一种非常独特的光源。
可采用不同的策略将智能控制与LED驱动器相结合。首先，可将小型MCU与提供功率调节功能的外部模拟Ic相连。PICIOF200(单片机)可向功率Ic提供控制信号以调节LED的亮度或颜色。诸如MCP1631等器件可从MCU接收开关时钟和参考信号以提供功率调节功能。同一个McuN连接多个MCP1631器件，以对多个功率通道进行控制。
实现智能LED驱动器的另一个方法是将模拟外设与MCU功能相结合。PICl6HV785是一款8位的MCU，它集成有高速比较器、运放和一个参考电压模块。可使用模拟外设来构建所需的任何开关式或线性功率调节电路。
采用全数字方式也能实现智能LED驱动器功能。不采用模拟元件，而是使用AIDc来测量LED电流并使用软件算法对其进行调节也能实现功率调节。dsPIC30F1010DSc具有特殊的PWM外设、高速ADc和其他旨在支持各种开关电源应用的模拟外设。
发热是LED的一个不利因素，也可能是照明装置设计人员所要解决的最关键的问题之一。必须限制LED的工作温度以保证较长的使用寿命。电子温度检测是工作在恶劣环境(比如汽车或户外)下的LED驱动器应用的理想之选。MCP9509是一款逻辑输出温度传感器，可安装在照明装置中LED附近，以检测其工作温度。MCP9509的温度跳变点可由一个电阻设定，其漏极开路输出可直接输入给模拟基准电路，以便根据比较结果切断LED电流或将电流降至安全的工作水平。如果需要比例温度控制，则可使用MCF・9700温度传感器，该传感器提供的线性电压输出信号可连接到MCU的ADc，或直接用来控制模拟基准信号。
所有类型的光源均能从通信网络获益以达到节能目的。诸如IEEE802，1S.4等网络协议为传感器、控制电路和光源间可靠的无线通信提供了一种经济有效的途径。Microchip的MRF24J40M无线收发器模块向设计人员提供了将低功耗2.4GHz无线控制技术集成到任何应用的简便方法。该模块提供经过认证的解决方案，使最终用户无需进行RF设计。
电子应用中电能的高效使用预期将成为未来数年的主要推动力量，能够提高效率水平、减少电力需求或延长电池寿命的解决方案将在未来占据重要的地位。我们认为从高能效中获益最多的领域为：电机、照明和电源。在所有这些应用中，电子含量正在增加，这为半导体供应商带来了机会，提供在这些应用中实现更高能效的电源解决方案。
FAN9612是飞兆半导体提供的临界导通模式(BCM)交错式功率因数校正(PFC)控制器，用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统，以及额定功率范围从100W至1000W的业电源系统之电源。由于FAN9612采用交错方式，并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180度相差，因此能够降低导通损耗。这些节能优势是帮助用户满足最新的“能源之星”和“电脑节能拯救气候行动”要求所不可或缺的。通过电源轨的交错排列，FAN9612还可以减小输入滤波器尺寸，较其它解决方案能减少线路板空间多达10％。这种更小系统尺寸的优点在于降低了解决方案的总体成本。
FANS355是用于动态电压调节(DVS)应用的同级最佳3MHz解决方案，能够提供高达1A的电流。这一产品在手机和上网本中的典型应用包括：用于处理器的动态功率调整和用于DDg2g~LFDDR2内存的供电。FANS361是世界上最小的600mA解决方案。其尺寸之所以能够减小是由于采用了6MHz的开关频率，允许使用微小的低成本片式电感器和电容器。FANS361具有6MHz下最高效率。
FAN2108是完全集成的8A同步降压转换器，可在宽泛的输入电压范围(3v至24V)提供高效率输出，适用于机顶盒、图形卡、负载点和工业电源网络设备等应用。同类的解决方案如要达到高效率，需要使用附加的分立组件或大量电路板空间一因而延长了设计时间和加大了终端应用的尺寸。TinyBuck器件在纤细的5ram×6ramMLP封装中集成了控制器、MOSFET和启动二极管，构成业界最小的8A解决方案。
飞兆半导体的EZSWITCH初级端调节控制器FSEZ1216和FANl02集成了初级端调节PWM控制器，其中PsEZl216更集成了一个功率MOSFET，都无需复杂的次级端反馈电路就能够轻松获得出色的恒压和恒流性能。相比振铃扼流圈转换器(RCC)分立式方案，这些PsR控制器可以简化设计；省去额外的组件；并降低总体系统成本。FSEZ1216和FANl02能够满足能源之星EPS2.0标准所规定的更高效率要求，这一规范的强制效率要求较EPS1.1高出6％。
面向PC和服务器应用的功率MOSFET
随着需要处理的数据量的增加以及计算机服务器、膝上型电脑和通信器件等应用的存储容量的增大，CPU、GPU和存储器的技术指标也得到了提高，具体表现在低电压、大电流处理和高速率上。因此，除了快速响应和高精度以外，用于驱动CPU等器件的电源还必须具有出色的低电压和大电流处理特性。此外，出于环境保护的考虑，对高能效的需求也在不断增加，而且它使得功率MOSFET必须具有高性能、高效率、小尺寸和低损耗。为了满足这种需求，瑞萨科技公司开发了第10代功率MOSFET系列产品，其采用超细工艺节点以及优化的结构设计和封装技术来降低损耗和提高效率，并且目前正在扩展其产品系列。
稳压器(vR)电源通常用于服务器和膝上型电脑中，能够从12～20V的输入电压上为CPU和其它内部器件生成1～1.8V的输出电压。它是利用功率MOSFET通过高速开关(f=300kHz～1MHz)实现这种电压转换的。这就意味着，功率MOSFET必须是低损耗元件，并且能够在从小电流区(轻负载)到大电流区(重负载)的宽范围内进行脉冲宽度为几十毫微秒的方波的高速、高精度转换。
第10代功率MOSFET系列(漏，源电压容差30V)降低了3种主要的、会影响功率MOSFETVR电源操作的损耗：传导损耗、开关损耗和驱动损耗。跟第9代产品相比，其导通电阻(RDson)约低30％，与RDson具有互反关系的漏，栅负载(Qgd)约低30％，栅电荷(Qg)约低27％(后两者均与具有同等导通电阻的早期器件相比)。第10代功率MOSFET系列产品整合了高速开关和低驱动损耗，从而实现了小型电源、降低了损耗、提高了效率。
采用的封装形式包括LFPAK(无损耗封装，瑞萨科技公司封装编号)小型封装，具有出色的散热性能和低感抗特性，这在高效电源领域是为大家所公认的；WPAK(瑞萨科技公司封装编号)超薄封装，其中用铝带代替了传统的金丝，可以将封装电阻降低一半：SOP-8。用户可以选择最符合其应用要求的封装。
该系列中即将推出的产品包括：
面向服务器和膝上型电脑电源的低导通电阻系列产品(如RJK0346DPA(WPAK)，Rns(on)=1.5mΩ(典型值)。)
作为一种小型解决方案，WPAKDual型产品在单个封装内整合了优化的高端和低端元件(这2种元件采用了SBD，并且能够在高频和更低的EMI水平下提供更高的效率。)
归入第10代功率MOSFET的WPAKDual(RJK0383DPA)将输出电流从先前的5A左右提高到了10-15A。各种版本的产品均提供针对通信基站或计算机服务器分布式电源系统用砖式电源内的一级切换和二级同步整流进行了优化的特性。漏，源电压容差为40～200V的产品也将纳入该产品系列的行列。
MOSFET满足新能效目标
电脑产业拯救气候行动计划(ClimateSavers)发起的80PLUSGold金牌认证规定的新能效目标(图1)，要求在美国能源之星计划当前的要求基础上，再使计算机的能效提高约10％。英飞凌(Infineon)为此大力改进其MOSFET。6月中旬，在深圳举行的第十五届中国国际电源展览会暨第十三属中国变频器及电子变压器展览会上，英飞凌推出了多款MOSFET，包括全球首发高端功率晶体管CoolMOSc6，还有中低端的OptiMOS3家族的75V产品。
CooIMOSC6凌空出世
高性能MOSFET600VCoolMOSc6系列可使诸如PFC(功率因数校正)级或PWM(脉宽调制)级等能源转换产品的能源效率大幅提升。c6融合了现代超结结构及包括超低单位面积导通电阻(例如采用TO－220封装，电阻仅为99mΩ)在内的补偿器件的优势，同时具有更低的电容开关损耗、更简单的开关控制特性和更结实耐用的增强型体二极管。
C6系列是英飞凌推出的第五代CoolMOS。英飞凌在CoolMOSc3f第三代)和CoolMOSCP(第四代)的基础上，进一步提高了开关速度并降低了导通电阻。C3目前是该公司应用广泛的产品系列，但是c3价格进一步下降的空间有限，c6以更高的性价比可替代c3，英飞凌同时也认为C6更适合对价格比较敏感的中国市场，因此把C6的首发地选在中国。不过，CP系列由于开关损耗更低，仍将在市场上长期存在。
继承了前代产品的易用性和高能效特性，加上更高的轻载效率，将使CoolMOSc6系列成为硬开关应用的基准。另一方面，存储在输出电容中的极低电能和出类拔萃的硬换流耐受性，使该器件成为谐振开关产品的较好选择。
c6器件可降低设计难度，非常适合于各种高能效应用，例如面向PC、笔记本电脑、上网本或手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。
CoolMOS诞生于上世纪90年代，是业界高性能MOSFET的先驱，以大批量生产和高可靠性引领潮流。
75V丰富OptiMOS3产品线
OptiMOS375V功率MOSFET系列具备领先的导通电阻(Rpson)和品质因素(FOM,Qg’RDson)特性，可在任何负载条件下，降低开关电源、电机控制和快速开关D类功放等电源产品的功率损耗并改善其整体能效。