上世紀60年代，開關電源的問世，使其逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和scr相控電源。40多年來，開關電源技術有了飛迅發(fā)展和變化，經(jīng)歷了功率半導體器件、高頻化和軟開關技術、開關電源系統(tǒng)的集成技術三個發(fā)展階段。

　　功率半導體器件從雙極型器件(bpt、scr、gto)發(fā)展為mos型器件(功率mosfet、

　　igbt、igct等)，使電力電子系統(tǒng)有可能實現(xiàn)高頻化，并大幅度降低導通損耗，電路也更為簡單。

　　自上世紀80年代開始，高頻化和軟開關技術的開發(fā)研究，使功率變換器性能更好、重量更輕、尺寸更小。高頻化和軟開關技術是過去20年國際電力電子界研究的熱點之一。

　　上世紀90年代中期，集成電力電子系統(tǒng)和集成電力電子模塊(ipem)技術開始發(fā)展，它是當今國際電力電子界亟待解決的新問題之一。

　　關注點一：功率半導體器件性能

　　1998年，infineon公司推出冷mos管，它采用“超級結”(super-junction)結構，故又稱超結功率mosfet。工作電壓600v～800v，通態(tài)電阻幾乎降低了一個數(shù)量級，仍保持開關速度快的特點，是一種有發(fā)展前途的高頻功率半導體器件。

　　igbt剛出現(xiàn)時，電壓、電流額定值只有600v、25a。很長一段時間內，耐壓水平限于1200v～1700v，經(jīng)過長時間的探索研究和改進，現(xiàn)在igbt的電壓、電流額定值已分別達到3300v/1200a和4500v/1800a，高壓igbt單片耐壓已達到6500v，一般igbt的工作頻率上限為20khz～40khz，基于穿通(pt)型結構應用新技術制造的igbt，可工作于150khz(硬開關)和300khz(軟開關)。

　　igbt的技術進展實際上是通態(tài)壓降，快速開關和高耐壓能力三者的折中。隨著工藝和結構形式的不同，igbt在20年歷史發(fā)展進程中，有以下幾種類型：穿通(pt)型、非穿通(npt)型、軟穿通(spt)型、溝漕型和電場截止(fs)型。

　　碳化硅sic是功率半導體器件晶片的理想材料，其優(yōu)點是：禁帶寬、工作溫度高(可達600℃)、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻小、導熱性能好、漏電流極小、pn結耐壓高等，有利于制造出耐高溫的高頻大功率半導體器件。

　　可以預見，碳化硅將是21世紀最可能成功應用的新型功率半導體器件材料。

　　關注點二：開關電源功率密度

　　提高開關電源的功率密度，使之小型化、輕量化，是人們不斷努力追求的目標。電源的高頻化是國際電力電子界研究的熱點之一。電源的小型化、減輕重量對便攜式電子設備(如移動電話，數(shù)字相機等)尤為重要。使開關電源小型化的具體辦法有：

　　一是高頻化。為了實現(xiàn)電源高功率密度，必須提高pwm變換器的工作頻率、從而減小電路中儲能元件的體積重量。

　　二是應用壓電變壓器。應用壓電變壓器可使高頻功率變換器實現(xiàn)輕、小、薄和高功率密度。

　　壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的“電壓-振動”變換和“振動-電壓”變換的性質傳送能量，其等效電路如同一個串并聯(lián)諧振電路，是功率變換領域的研究熱點之一。

　　三是采用新型電容器。為了減小電力電子設備的體積和重量，必須設法改進電容器的性能，提高能量密度，并研究開發(fā)適合于電力電子及電源系統(tǒng)用的新型電容器，要求電容量大、等效串聯(lián)電阻esr小、體積小等。

　　關注點三：高頻磁與同步整流技術

　　電源系統(tǒng)中應用大量磁元件，高頻磁元件的材料、結構和性能都不同于工頻磁元件，有許多問題需要研究。對高頻磁元件所用磁性材料有如下要求：損耗小，散熱性能好，磁性能優(yōu)越。適用于兆赫級頻率的磁性材料為人們所關注，納米結晶軟磁材料也已開發(fā)應用。

　　高頻化以后，為了提高開關電源的效率，必須開發(fā)和應用軟開關技術。它是過去幾十年國際電源界的一個研究熱點。

　　對于低電壓、大電流輸出的軟開關變換器，進一步提高其效率的措施是設法降低開關的通態(tài)損耗。例如同步整流sr技術，即以功率mos管反接作為整流用開關二極管，代替蕭特基二極管(sbd)，可降低管壓降，從而提高電路效率。

　　關注點四：分布電源結構

　　分布電源系統(tǒng)適合于用作超高速集成電路組成的大型工作站(如圖像處理站)、大型數(shù)字電子交換系統(tǒng)等的電源，其優(yōu)點是：可實現(xiàn)dc/dc變換器組件模塊化；容易實現(xiàn)n+1功率冗余，提高系統(tǒng)可*性；易于擴增負載容量；可降低48v母線上的電流和電壓降；容易做到熱分布均勻、便于散熱設計；瞬態(tài)響應好；可在線更換失效模塊等。

　　現(xiàn)在分布電源系統(tǒng)有兩種結構類型，一是兩級結構，另一種是三級結構。

　　關注點五：pfc變換器

　　由于ac/dc變換電路的輸入端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸入時，單相整流電源供電的電子設備，電網(wǎng)側(交流輸入端)功率因數(shù)僅為0.6～0.65。采用pfc(功率因數(shù)校正)變換器，網(wǎng)側功率因數(shù)可提高到0.95～0.99，輸入電流th