张晓宇，刘 涛

（中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300381）

现代电源技术是以电力电子半导体器件为主，利用计算机技术、自动控制技术和电磁技术建立的新型技术。现代开关电源的质量非常高，使用安全、可靠，作为一种自动化、智能化、节能的电源，正在朝着高频化、绿色化、模块化的方向发展。相信随着科学技术的快速发展，电力电子技术将推动现代电源技术朝着更加经济实用的方向发展，实现现代电源技术高品质和高效率的结合，促进电源技术的现代化发展。

1 现代电源技术的发展现状

1.1 现代电源技术是软开关与硬开关的结合

受到电源技术的限制，大部分传统的电器都是使用硬开关技术。随着软开关技术的逐步成熟，其在电器行业中的应用越来越广泛，从理论上来看，软开关不会造成任何的电损，能够极大节省电量［1］。但是目前软开关技术并没有完全取代硬开关技术，而是软开关技术与硬开关技术之间相互渗透，使开关能够发挥出更高的性能。在设计电器产品时，既要充分发挥软开关损耗小、效率高、频率高的特性，又要充分利用硬开关技术电压、电流定额小，易于滤波的特殊性能，实现两种开关技术的优势结合，实现更加优良的性能。

1.2 现代电源技术的小型化发展趋势

随着科学技术的不断进步，现代电器不断朝着小型化的方向发展。便于携带的小型电器用品越来越受到用户的追捧，对于开关电源来说也有着同样的发展趋势，用户也比较倾向于选择那些体积较小、便于携带的开关电源，利用现代电源技术就能够生产出这样的产品。现代电源技术的电容、变压器体积和电感与电源工作的频率平方根是成反比的，这也说明现代开关电源的体积越小，性能也就越好，不但能够使开关电源变得轻便、易于携带，而且能够使开关电源的性能变得更加优良［2］。生产体积、质量较小的开关电源还能够节约材料，节省开关电源的生产成本，获得更大的经济效益和社会效益，所以现代开关电源技术朝着更加小型化的方向发展。

2 现代电源技术的发展趋势

在各种现代化的电源技术中，开关电源技术是最为核心的技术，很多大型的电器电路复杂，比较笨重，质量非常大，使用传统的电源技术越来越满足不了大型电器的发展需求。现代化的开关电源技术，不仅能够使传统的电路体积和质量都得到较大的下降，而且能够促进电源利用效率的大幅度提升，节约材料，降低成本。所以高频开关电源成为现代社会中各种大功率电器的核心技术，对大功率电器有着至关重要的作用。

2.1 现代电源技术的高频化发展趋势

研究发现，现代电源技术的电容、变压器体积和电感与电源工作的频率平方根成反比［3］。把电气设备的频率从50 Hz调整到20 000 Hz时，电气设备的体积和重量都能够得到显著下降，逆变式整流焊机、开关式整流器都是采取这种方式进行设计的。传统“整流行业”的设计也可以利用上述原理进行改造，利用开关变换类电源作为整流行业的电源，这样的设计能够节约90%的材料以上，还能够节约30%左右的电量。随着科学技术的快速发展，功率电子器件的工作频率上限不断提升，电力电子的技术含量越来越高，很多比较传统的高频电子设备开始出现固态化的发展趋势，为企业带来了很大的经济效益。

2.2 现代电源技术的模块化发展趋势

科学技术的快速发展使现代电源技术出现了模块化的发展趋势，工业生产过程中比较常见的器件模块一般都包括很多单元类型，比如开关器件、二极管等都属于标准功率模块。有些企业在进行电源开关器件设计时，把驱动保护电路也安装到了功率模块中，形成了更加智能化的功率模块系统，不但使整机的体积获得了显著的降低，也方便了对整机的设计与制造［4］。随着电力电子器件频率的不断上升，导致很多引线寄生电感、寄生电容的出现。为了促进电力电子器件系统可靠性的快速提升，有些企业在系统中加入了用户专享的功率模块，就是把所有硬件统一安装到一个固定的模块之中，元器件之间无需使用引线进行连接，这样的模块在经过科学的设计之后，能够达到比较完美的效果。用户专享的系统集成模块实际上类似于微电子中的集成电路，简单连接便可以形成一个开关电源装置，所以对系统进行模块化处理的目的不但能够方便使用，还能够大大缩小整机的体积，无需传统的连线，大大提升系统的稳定性。很多大功率的开关电源设计时为了降低电应力，都是采取多个独立单元并联工作，使各个模块能够共同承载电流，在单个模块失效的情况下，其他模块能够平分这个模块所承载的电流，不但能够提升系统的功率容量，还能够充分利用有限的器件满足大功率电流的输出需求，提升系统工作的稳定性，防止单模块故障带来的问题，保证整个系统的正常工作。

2.3 现代电源技术的数字化发展趋势

传统的电子技术控制部分一般都是使用信号模拟器进行设计和工作的，在数字化尚未普及的时代，很多电力电子技术都是建立在模拟电路基础上的。随着互联网信息技术的快速发展，数字化发展趋势不断加快，数字式信号和数字电路在工业生产中变得越来越重要，数字信号处理技术也越来越完善，数字信号处理的优势逐渐显现出来［5］。使用计算机技术对各种信息进行处理，能够防止模拟信号在传输过程中出现失真现象，减少小、杂、散信号对于电子信号的干扰，方便软件的调试和遥感监测，方便各种诊断技术和容错技术的植入。在20世纪八九十年代模拟技术发挥了非常大的作用，尤其是在印制版的布图、电磁兼容以及功率因数样正方面。但是随着现代化智能开关电源的快速发展，传统模拟技术的弊端日趋显露，使用计算机进行控制能够很好地解决上述问题，这就是数字化时代带来的优势。

2.4 现代电源技术的绿色化发展趋势

现代电源技术的绿色化发展包括节电和环保两个方面。现代化电源系统的发展能够节省很多的电量，众所周知，发电是造成环境污染的主要原因之一，减少电量的浪费也就意味着能够减少发电带来的环境污染问题。目前，很多的功率电子设备都存在着对电网产生污染的问题，很多企业会向电网注入严重的高次谐波电流，造成电流总功率因数的下降，这会导致电网电压耦合的过程中出现很多的毛刺尖峰，更有甚者，还会导致电网电压耦合的过程中出现很多的缺角和畸变［6］。在20世纪末期，很多有源滤波器和有源补偿器的方案被提出，在现代电源技术处理方面出现了很多种校正功率因数的方法，这些技术为21世纪电源技术的发展奠定了坚实的基础。现代电源技术的发展是建立在电力电子技术发展的基础上，随着科学技术不断发展，很多新型的电力电子技术被研发出来，现代电源技术在电力电子技术的推动下也取得了很大的进步，发展前景十分广阔。在传统的技术条件下，由于功率器件性能的限制，电源开关的性能受到了很大的影响，为了充分发挥各种功率器件的特性，把器件性能对开关电源的影响降至最低水平，很多新型的电路拓扑技术和控制技术被研发出来，使功率开关工作在零电压或者零电流状态下，大大提升了电源开关的工作效率，使人们能够设计出更加优质、高效的开关电源。

3 结束语

随着现代科学技术的不断发展，很多新兴的电力电子技术被研发出来，并广泛应用于社会的各个领域，新技术的出现催生了很多新产品，开拓出很多新的应用领域。开关电源向高频化、模块化、数字化以及绿色化的方面发展，实现了高效用电和高品质用电，促进了现代电源科技的快速发展。