1、LED開關(guān)電源功率密度
提高開關(guān)電源的功率密度,使之小型化、輕量化,是人們不斷追求的目標(biāo)。這對便攜式電子設(shè)備(如移動電話,數(shù)字相機(jī)等)尤為重要。使開關(guān)電源小型化的具體辦法有以下幾種。
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(yīng)用壓電變壓器。應(yīng)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(zhì)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(lǐng)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(shè)備的體積和重量,須設(shè)法改進(jìn)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。
2、LED開關(guān)電源中高頻磁性元件的選擇
LED開關(guān)電源系統(tǒng)中應(yīng)用大量磁元件,高頻磁元件的材料、結(jié)構(gòu)和性能都不同于工頻磁元件,有許多問題需要研究。對高頻磁元件所用的磁性材料,要求其損耗小、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(guān)注,納米結(jié)晶軟磁材料也已開發(fā)應(yīng)用。
3、LED開關(guān)電源中高頻化以后軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用
LED開關(guān)電源高頻化以后,為了提高LED開關(guān)電源的效率,必須開發(fā)和應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)。它是過去幾十年國際電源界的一個研究熱點。
PWM-LED開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作(開/關(guān)過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),因而開關(guān)損耗大。高頻化雖可以縮小體積重量,但 開關(guān)損耗卻更大了。為此,必須研究開關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù),即所謂零電壓開關(guān)(ZVS)/零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù),或稱軟開關(guān)技術(shù),小功率軟 LED 開關(guān)電源效率可提高到80%~85%。上世紀(jì)70年代諧振開關(guān)電源奠定了軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)。隨后新的軟開關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn),如準(zhǔn)諧振(上世紀(jì)80年代中)全 橋移相ZVS-PWM,恒頻ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世紀(jì)80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(上世紀(jì)90年 代初)全橋移相ZV-ZCS-PWM(上世紀(jì)90年代中)等。我國已將最新軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6kW通信電源中,效率達(dá)93%。
4、LED開關(guān)電源中使用同步整流技術(shù)
LED開關(guān)電源中使用同步整流技術(shù),相對于低電壓、大電流輸出的軟開關(guān)變換器,可進(jìn)一步提高其效率的措施是設(shè)法降低開關(guān)的通態(tài)損耗。例如同步整流 (SR) 技術(shù),即以功率MOS管反接作為整流用開關(guān)二極管,代替肖特基二極管(SBD),可降低管壓降,從而提高LED開關(guān)電源電路效率。