現(xiàn)代電子系統(tǒng)中電源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

 
綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能，已成為當(dāng)代電子系統(tǒng)發(fā)展的主流和趨勢。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理速度越來越快，數(shù)據(jù)流量和存儲空間越來越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性越來越高，而電子設(shè)備體積不斷減小，集成度不斷增高，功耗不斷降低。特別是現(xiàn)代手持便攜設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備不僅要求電子系統(tǒng)集成度高、體積小，而且要求整個系統(tǒng)功耗低，電池在相同體積和功耗下待機(jī)時間更長。電子設(shè)備外形變得越來越簡單，終端產(chǎn)品變得更加小巧，集成電路生產(chǎn)商需要設(shè)計出更加緊湊小巧的封裝。由于系統(tǒng)內(nèi)處理器、存儲器及其他集成電路數(shù)量不斷增加，產(chǎn)生更多熱量，使熱管理在系統(tǒng)設(shè)計中變得非常重要。這些因素給集成電路生產(chǎn)商和電子設(shè)計工程師帶來了更多挑戰(zhàn)。
    1 電源技術(shù)的發(fā)展趨勢和種類
    1．1 電源技術(shù)的發(fā)展趨勢
    現(xiàn)代電源起始于20世紀(jì)50年代末60年代初的硅整流技術(shù)，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流時代、逆變時代和變頻時代，推動了電源技術(shù)在許多新興領(lǐng)域的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代末期和90年代初期發(fā)展起來的以功率MOSFET和IGBT為代表的集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電源技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電源技術(shù)的新興時代。
    現(xiàn)代電源技術(shù)的發(fā)展趨勢：
    ①綠色化、小型化。低功耗、低污染、低電流、高效率、高集成已成為現(xiàn)代電源技術(shù)的主流，電源技術(shù)的發(fā)展同時也依賴于電子元器件和集成電路的發(fā)展。
    ②模塊化、智能化。電源技術(shù)模塊化包括功率單元模塊化和輸出單元模塊化。新型開關(guān)電源將其功率開關(guān)管和各種輸出保護(hù)模塊集成在一起，使開關(guān)電源的體積進(jìn)一步縮小。輸出穩(wěn)壓電路模塊化，使電源在實(shí)際應(yīng)用中更加靈活、方便、智能。
    ③數(shù)字化、多元化。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和成熟，現(xiàn)代電源更多地向數(shù)字化方向發(fā)展。采用數(shù)字技術(shù)可減小電源高頻諧波干擾和非線性失真，同時便于CPU數(shù)字化控制。
    現(xiàn)代電源具備良好的EMC特性，自身產(chǎn)生的高頻諧波功率逐漸減小，降低了對環(huán)境的“污染”，同時增強(qiáng)了電源本身抗干擾性能。
1．2 電源種類
    按輸入一輸出狀態(tài)分類：AC-AC、AC—DC、DC—AC、DC—DC。
    按工作狀態(tài)分類：線性電源、開關(guān)電源、二極管穩(wěn)壓電源。
    按同負(fù)載連接穩(wěn)壓方式分類：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、并聯(lián)型穩(wěn)壓電源。
    按輸出電壓調(diào)整方式分類：固定輸出電源、可調(diào)電源。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，電源分類和界定越來越模糊。例如，LA76810電視接收機(jī)集成音頻功放AN5265采用9 V直流供電，而電視接收機(jī)并不是采用9 V直流直接輸出或穩(wěn)壓塊7809輸出，而是采用7812輸出后由9 V穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓并給集成電路供電。
    對于固定電源與可調(diào)電源，78系列和79系列是電子工程師常用的固定電壓穩(wěn)壓輸出集成電路，317和337是常用可調(diào)電壓輸出集成電路。而現(xiàn)在1085可以是3．3 V輸出，也可以是1．7 V輸出，只需改變集成電路外圍電阻。
    開關(guān)電源以其體積小、效率高、環(huán)路PWM控制、輸出短路和過載保護(hù)等特性已占領(lǐng)了電源市場，線性電源已經(jīng)完成了使命，逐步退出歷史舞臺。
    2 低功耗管理策略