1.6　開關電源的發展趨勢

開關電源因具有體積小、重量輕、效率高等優點，逐漸取代傳統技術制造的線性電源，并廣泛應用于各種電子設備中。開關電源技術因應用需求不斷向前發展，新技術的出現又使許多產品更新換代。開關電源的發展趨勢可以概括為以下幾個方面。

（1）體積減小，效率提高

開關電源的體積、重量主要由磁性元件和電容決定，工作頻率和效率與半導體器件的發展休戚相關。隨著高頻低損磁性材料的發展，功率MOSFET等器件的性能提高，加上軟開關以及同步整流技術應用，開關電源的體積不斷減小，效率不斷提高，功率密度越來越大。例如某公司的DC/DC變換器模塊，效率高達90%，功率密度為100W/立方英寸 ¹ 。即一立方英寸體積大小的電源模塊，可以輸出100W的功率。

（2）可靠性提高

開關電源比線性電源使用的元器件要多幾倍以上，因此降低了整機的可靠性。隨著控制電路集成度的提高、多種保護功能的加入和各種元器件性能的改善，開關電源的外圍電路簡化了很多，可靠性差的問題也得到了改善，使其平均無故障時間不斷提高。

（3）噪聲降低

開關電源紋波和噪聲使其應用領域受到了限制。隨著開關電源控制技術的發展和軟開關技術的應用，開關電源的紋波和噪聲都有明顯的降低。有些廠家生產的開關電源噪聲水平已經可以和線性電源相媲美，只是價格還比較昂貴。

（4）單芯片集成化

隨著半導體器件制造工藝的發展，許多廠家將開關電源的控制芯片、功率開關管、電流檢測電路等集成到一個單一芯片中，只要外接很少的元件就可組成開關電源，減少了開關電源的元件數量和制作成本。例如PI（Power Integrations）公司的TOPSwitch、TinySwitch和LinkSwitch系列，ST（STMicroelectronics）公司的VIPer22A，安森美（ON Semiconductor）公司的NCP1014、NCP1050、NCP1070等。

（5）控制技術數字化

隨著計算機技術的發展和DSP（數字信號處理器）的性能提高，純數字化PWM技術開始應用。這種控制方式擺脫了模擬電路組成的PWM控制器，利用軟件編程來實現PWM和PID控制，便于實現復雜控制算法和自適應控制能力。控制技術數字化是現代開關電源的發展趨勢之一。

（6）電源設計自動化

開關電源的設計與計算是復雜和繁瑣的工作，隨著計算機的應用和互聯網的普及，眾多半導體器件廠商推出了開關電源的在線設計與仿真軟件、設計工具包以及Excel計算工作表等。這些軟件簡化了開關電源的設計過程，并可推薦所需元器件的型號和參數，為用戶設計開關電源提供了很多方便。

（7）常用電源模塊化

針對用戶常用電源的需要，例如12V、5V、3.3V等，很多廠家將這些電源做成標準的模塊，有不同輸入電壓、不同輸出電壓和不同輸出功率的電源模塊，很多廠家的產品系列引腳兼容，可以相互替換，給用戶選擇帶來很多方便。這種電源模塊以小功率的DC/DC模塊居多。例如12V/5V，1W；24V/5V，3W等。