开关电源的原理和发展趋势

[自动空气开关的原理是什么]自动空气开关的种类很多，构造比较复杂，但其工作原理基本是一样的。它的构造是由触头系统，灭弧系统，保护装置及传动机构等几部分组成。触头系统由传动机构的搭钩闭合而接通电源与...+阅读

开关电源的原理和发展趋势

开关电源的基本原理

开关电源按控制原理来分类，大致有以下3种工作方式：

1）脉冲宽度调制式，简称脉宽调制（PulseWidth Modulation，缩写为PWM）式。其主要特点是开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来调节占空比，实现稳压目的。其核心是脉宽调制器。开关周期的固定为设计滤波电路提供了方便。但是，它的缺点是受功率开关最小导通时间的限制，对输出电压不能作宽范围调节；此外，输出端一般要接假负载（亦称预负载），以防止空载时输出电压

升高。目前，大多数的集成开关电源采用PWM方式。

2）脉冲频率调制方式，简称脉频调制（PulseFrequency Modulation，缩写为PFM）式。其特点是将脉冲宽度固定，通过改变开关频率来调节占空比，实现稳压的目的。其核心是脉频调制器。在电路设计上要用固定脉宽发生器来代替脉宽调制器中的锯齿波发生器，并利用电压频率转换器（例如压控振荡器VCO）改变频率。它的稳压原理是：当输出电压Uo升高时，控制器输出信号的脉冲宽度不变而周期变长，使占空比减小，Uo降低。PFM式开关电源的输出电压调节范围很宽，输出端可不接假负载。

3）混合调制方式，是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式，它属于PWM和PFM的混合方式。它包含了脉宽调制器和脉频调制器。由于和T均可单独调节，因此占空比调节范围最宽，适合制作供实验室使用的输出电压可以宽范围调节的开关电源。

以上3 种工作方式统称为“ 时间比率控制”（Time Ratio Control，简称TRC）方式。需要指出的是，脉宽调制器既可作为一片独立的集成电路使用（例如UC3842型脉宽调制器），亦可被集成在DC/DC变换器中（例如LM2576型开关稳压器集成电路），还能集成在AC/DC变换器中（例如TOP250型单片开关电源集成电路）。其中，开关稳压器属于DC/DC电源变换器，开关电源一般为AC/DC电源变换器。

发展趋势：

1）小型化、薄型化、轻量化、高频化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，因此高频化是开关电源的主要发展方向。

2）高可靠性。开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍，因此降低了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度，采用模块化技术可以满足分布式电源系统的需要，提高系统的可靠性。

3）低噪声。开关电源的缺点之一是噪声大，单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以，尽可能降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

4）采用计算机辅助设计和控制。采用CAA和CDD技术设计最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。

5）低输出电压技术。随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的供电要求。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关，高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展电力M O S F E T、I G B T等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等方面的工作，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。

总之，人们在开关电源技术领域里，边开发低损耗回路技术，边开发新型元器件，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数的市场增长率向小型、薄型、高频、低噪声、高可靠方向发展。

二三极管市场发展是怎样的

如何准确把握市场热点，掌握市场可持续发展动向，果断进行产品升级以及结构调整，早日占领更大的市场空间，对于企业的决策者来说显得尤为重要。由于分立器件市场渐趋成熟，各厂商产品之间的差异性也日渐缩小，产品的利润空间不断受到挤压。在中高端产品市场，那些研发实力强、掌握核心技术的制造商，通过针对特定市场不断开发高附加价值的新产品，不仅能够获得较高的产品利润，还能够在激烈的市场竞争中，保持对下游客户新产品需求的及时响应，提高自身竞争地位，加大其它竞争者的进入壁垒。

而在低端市场，由于进入门槛不高，中国最近十年涌现出了大批本地制造商，但是这些制造商大都规模很小、且技术水平不高，由于缺少核心技术，他们很难向更高层次发展，只是一味地用仿效和低价竞争来与外资公司抗衡，在繁荣的表象背后是一片惨烈的杀价竞争。例如现在随着LED等新兴产业的兴起，对过往的节能灯的出口以及节能灯内需市场等都起到了很大的抑制作用，因此对部分低端市场的半导体器件有很大的冲击，市场压力非常大，很多只能拼价格的制造商都出现了负利润增长。因此国内的制造商要想生存下去，一定要有持续创新的能力，通过技术升级、设备更新以及规模化经营降低成本。分立器件制造商要想生存，一定要不断向更高端产品升级。以节能灯为例，目前MOSFET已经开始在高端产品市场替代传统的双极性开关三极管。

从市场热点来看，随着中国以及印度等亚洲地区新兴市场的成长，将会极大的带动消费类电子例如LED TV、笔记本电脑、平板电脑、台式电脑、双模数码相机以及数码摄像机、手机、汽车电子等等产品的市场空间，进而带动上游分立器件如肖特基二极管、桥式整流器等通用型二极管市场成长，而近年来家电市场的快速增长尤其是中国的家电市场，同时也将快速提高可控硅的出货量

随着当今产品设计走向轻、薄、短、小，尤其是在手机等便携式电子产品设计中，许多分立器件已经被整合进芯片，这种整合更容易发生在低端通用通用二、三极管市场，而且将会愈演愈烈。因此展望未来，大功率产品将会有很好的发展空间，虽然部份分立器件被IC整合的确渐成趋势，然而大部分的大功率分立器件如大功率的肖特基、桥式整流及高压MOSFET等却不易整合，这主要是因为其电流过大，整合IC用的封装无法完成内部芯片散热，进而影响其它芯片性能或EMI问题。另外由于设计的不同，分立产品因其摆放电流位置有所不同，整合后可能失去设计的弹性，并可能增加设计成本，因此完全由IC整合或取代并不容易。

这个是原创的哦，来源：华强北指数网，答的好，记得给分啊！

请教各位半导体大师谁能说说二极管发展的方向是

高亮度发光二极管外延和芯片未来发展方向

在磷化铝镓铟发光二极体方面，目前在红光部份最佳的发光效率已超过100 lm/W，美国Lumileds的截顶倒金字塔形（Truncated inverted pyramid，简称 TIP）结构发光二极管，德国Osram公司的薄膜型发光二极管（Thin-film LED）以及晶元光电的胶结合型（glue bonding，简称GB）发光二极管在红色波长部份都可以达到100 lm/W以上的效率，由于磷化铝镓铟红色发光二极管的内部量子效率已大于90%甚至接近100%，但目前最佳的外部量子效率约在50%左右，也就是目前光的取出效率还不到50%，因此在磷化铝镓铟红色发光二极管方面未来努力的方向将是如何提高光的取出效率。

在氮化镓发光二极管方面，虽然日亚的氮化镓蓝色发光二极管已达到63.3%的外部量子效率，且内部量子效率高达80%。但大部份其它公司的氮化镓蓝色发光二极管的外部量子效率约只有40%左右，也就是内部量子效率尚小于50%，因此未来氮化镓蓝色发光二极管努力的方向是在于如何提升内部量子效率。

功率二极管向高压、高速、低损耗方向发展

功率二极管是功率半导体器件的重要分支。目前商业化的功率二极管主要是PiN功率二极管、肖特基势垒功率二极管和同步整流器。PiN功率二极管有着耐高压、大电流、低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性的肖特基势垒功率二极管有着极高的开关频率，但其串联的漂移区电阻有着与器件耐压成2.5次方的矛盾关系，阻碍了肖特基势垒功率二极管的高压大电流应用，加之肖特基势垒功率二极管极差的高温特性、大的泄漏电流和软击穿特性，使得硅肖特基势垒功率二极管通常只工作在200伏以下的电压范围内。

LED背光技术是最值得关注的投影新发展方向之一

LED光源的应用，在投影机方面，最主要的意义在于为机身小型化开辟了新的道路。由于LED光源体积小，且具有很多显示技术优点，所以更适于研发小巧的投影机甚至原件，使用户的投影更加“随身化”和“自由化”。

LED用于投影照明，不仅寿命增加，而且改变了投影机结构，由于减少了散热需求，并缩短了光路系统，所以散热量和噪声都有更好的表现。

复合管是二极管的发展方向

发光二极管照明在建筑领域应用增多

特别是在最近两年，超高亮度及白光LED的发展取得了空前的进展。

超高亮度LED关键技术有待掌握

据专家分析，目前，我国超高亮度LED关键技术有待掌握，对半导体照明而言，无论是材料、设备、芯片还是封装技术、应用技术都尚未实现真正意义上的突破。目前存在，产业尚未形成规模，在国际市场上占有的份额还很低，中低档产品居多，新产品研制的能力亟待加强等问题，开发具有自主知识产权的LED产品已成为当务之急。