当今电源产业及电源技术的发展趋势

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。

IGCT是GTO的更新换代产品，它应用了分布集成门极驱动，浅层发射极等技术。器件的开关速度有一定提高，同时减少了门极驱动的功率，应用方便，IGCT的出路仍然是高电压、大容量。

4.2 变压器与磁性元件

随着电力电子技术的发展和成熟，人们逐渐认识到磁性元件不仅是电源中的功能元件，同时其体积、重量、损耗在整机中也占相当比例。据统计，磁性元件的重量一般是变换器总重量的30％～40％，体积占总体积的20％～30％，对于模块化设计的高频电源，磁性元件的体积、重量所占的比例还会更高。另外，磁性元件还是影响电源输出动态性能和输出纹波的一个重要因素。因此，要提高电源的功率密度、效率和输出品质，就应对减小磁性元件的体积、重量及损耗的相关技术进行深入研究，以满足电源发展的需要。

对于低、中频电源的变压器，建议采用R型变压器，其特点是损耗低，体积小，无噪声，抗干扰能力强。目前发展状况是单相功率范围已扩展到1VA～100kVA，三相功率范围已扩展到315kVA。未来主攻的方向是设法克服应用中冲击电流比较大的缺点。

对于高频变压器，主要用于各种形式的开关电源，频率为20kHz～500kHz，功率可做到数十kW，所用材料主要是非晶、微晶、超微晶、软磁铁氧体材料。当变压器工作频率大于700kHz时，变压器中的涡流损耗将急剧增加，约占总损耗的80％，为减小其损耗，必须在功率铁氧体材料中加纳米添加剂，从而出现了用纳米晶软磁合金和纳米晶磁材制成的各种变压器。当前比较好的有日本TDK公司、FDK公司所提供的高频磁芯和德国VAC公司所推出的超微晶磁材，这种磁材具有非常高的初始导磁率，一般高达几万，而材料所使用的频率为300kHz～1MHz，中心频率为500kHz。

目前，磁性材料最高工作频率可达1.5MHz，这就是我国浙江天通公司所研制的MnZn铁氧体TP5A材料。以上这些材料所制成的变压器有贴片式变压器、印制焊接式变压器、变压器模块、各种形式的分体式变压器、插入式变压器、PCB平面变压器及多层线路板平面变压器。而平面多层变压器，目前佩顿公司已能提供功率为5～25kW，频率为50kHz到2MHz的一系列PM产品，预计最近几年电源变压器需求旺盛，已成为迅速发展的热门产品，而电子变压器未来发展的目标是轻量、高效、高密度化，电源变压器发展的目标是表面安装、高功率和高压化。

4.3 磁集成技术的发展和应用

所谓磁集成技术，就是将变换器中的两个或多个分立磁体绕制在一副磁芯中，从结构上集中在一起。集中后的磁件拟称为集成磁件，通过一定的耦合方式，合理的参数设计，能有效地减小磁体的体积和损耗。在一定应用场合，还可以减小电源输出纹波，提高电源输出的动态性能。另外，磁集成技术明显能减小连接端，可有效地减少大电流场合端子的损耗。

集成技术的发展历史已有70余年，目前已能实现电感与电感集成，电感与变压器集成，并广泛地应用于电压调整模块、功率因数校正、谐振变换器等场合，随着未来电源的发展，新型磁性材料和磁芯将不断涌现，势必对磁集成技术提出更高要求，所