3.4 大电流和高密度化
1991年高功率密度定义为每立方英寸输出功率25W,以后逐年增加,1994年为每立方英寸36W,1999年为每立方英寸52W,到2001年为每立方英寸96W,现在每立方英寸达数百W。在全球范围内高功率密度直流转换模块市场以每年16.8%的增长速度向前发展。输出电流将增长到半砖80A、1/4砖50A。目前,日本TDK公司推出新一代分布式隔离型DC/DC转换器,其参数为1/4砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流27A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸236W;1/8砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流13.5A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸214W。
3.5 高频化
为了缩小开关电源的体积,提高电源的功率密度并改善动态响应,小功率DC/DC变换器的开关频率已由现在的200kHz~500kHz提高到1MHz以上,但高频化又会产生新的问题,如开关损耗以及无源元件的损耗增大,高频寄生参数的影响以及高频电磁干扰增大等。
4、一流电源产品离不开先进的元器件及先进的工艺
4.1 功率器件的发展是电源技术发展的基础
功率MOSFET是目前最快速度的功率器件。目前较先进的水平电压可达1200V,电流可达60A,频率可达2MHz,导通电阻可达0.1Ω左右。提高器件耐压,同时减小其导通电阻仍是今后MOSFET的主要研究方向。
绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的电力电子器件,它的控制极为绝缘栅控场效应晶体管,输出极为PNP双极功率晶体管,因而具有两者的优点,而克服了两者的缺点。目前耐压可达6.5kV,电流可达1.2kA,今后的主攻方向仍是扩大容量,减小内阻,以减小导通损耗。由于IGBT经常工作在高频、高压、大电流状态下,又由于电源作为系统的前级,易受电网波动、雷击影响,容易损坏,故IGBT的可靠性直接影响电源可靠性,所以,在选择IGBT时,除作降额考虑外,对IGBT的保护设计也极为重要。