模块电源与应用

模块开关电源设计中的挑战

1提高开关电源的工作效率

① 降低功率开关管的开关损耗；

② 最大限度地降低磁性元器件的功率损耗（例如，开关变压器的磁芯损耗、近场效应损耗、线圈损耗和涡流损耗等）。

2提高模块开关电源系统的工作可靠性

3降低模块开关电源系统的造价

4更高的功率密度

提高模块开关电源产品的功率密度，可以从以下三个方面入手。一是采用先进的电路拓扑和功率变换技术，提高模块开关电源产品的工作效率，降低模块开关电源产品的损耗；二是减小模块开关电源产品的各部件体积并采用紧凑型工艺结构；三是改进模块开关电源产品的热设计，使在高功率密度条件下模块开关电源产品能很好的散热。

5更快的控制环路响应等

模块开关电源的优点和主要技术指标

1模块开关电源主要有以下优点

①使用灵活、简单和方便；

②缩短了电源的开发周期；

③模块开关电源由于采用全自动化生产和高科技生产技术，因此模块开关电源的品质稳定、工作可靠；

④模块开关电源的应用范围广，可广泛应用于电信、自动控制、仪器仪表、发电配电、家用电器、冶金矿山、机车、舰船、军工兵器、航空航天和科学实验等领域，尤其在高可靠和高技术领域模块开关电源发挥着的重要作用。

2 模块开关电源的常用技术指标

模块开关电源常用技术指标有最大输出功率、输出电压精度、源电压效应、负载效应、温度系数、输出纹波与噪声、输入反射纹波电流、输入共模噪声电流、输出电压调节范围、保护特性及工作效率等。

当今模块开关电源设计面临的挑战

1功率密度和模块开关电源的散热

2低电压、大电流输出

3更为复杂的电源管理需求

①电源的排序/跟踪；
②输出电压范围；
③电源的监控；
④电源系统的故障监测、响应和保护等。

导致模块开关电源工作效率低的主要因素

模块开关电源的损耗

大功率模块开关电源的损耗主要有高频开关损耗、高频变压器损耗、整流损耗和线路传导损耗4部分。而在低电压大电流输出的应用场合，整流损耗和线路传导损耗占有较大的比重，输出电压越低，输出电流越大，则整流损耗和线路传导损耗占模块开关电源总损耗的比重越大。

(2）整流二极管的损耗与同步整流

在传统的整流中采用二极管整流，而在低电压输出条件下一般采用肖特基二极管整流，肖特基二极管和其他整流二极管相比具有开关速度快，正向电压降低的优点，但是肖特基二极管的正向电压降和整流输出电流的大小有关，整流输出电流越大则正向电压降越大，有可能高达0.5～0.6V或更大，并且肖特基二极管的反向漏电流较大。

而同步整流技术利用导通电阻小，低耐电压的场效应管（MOSFET）来代替普通整流二极管。由于同步整流MOSFET具有导通电阻低（一般只有几mΩ）、阻断时漏电流小、开关工作频率高的特点，可以极大的减小电源整流部分的功耗，使电源系统的工作效率明显得到提高，但是在具体应用中同步整流的实现要比二极管整流要复杂些。在开关电源的低电压大电流输出应用场合，同步整流技术有着很好的应用前景。

作者：北京信息职业技术学院 路秋生   来源：今日电子／21ic