1、LED開(kāi)關(guān)電源功率密度
提高開(kāi)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(duì)便攜式電子設(shè)備(如移動(dòng)電話，數(shù)字相機(jī)等)尤為重要。使開(kāi)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(shí)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(chǔ)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(shí)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(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換的性質(zhì)傳送能量，其等效電路如同一個(gè)串并聯(lián)諧振電路，是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源中高頻磁性元件的選擇
LED開(kāi)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(wèn)題需要研究。對(duì)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(jí)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(kāi)發(fā)應(yīng)用。
3、LED開(kāi)關(guān)電源中高頻化以后軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用
LED開(kāi)關(guān)電源高頻化以后，為了提高LED開(kāi)關(guān)電源的效率，必須開(kāi)發(fā)和應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。它是過(guò)去幾十年國(guó)際電源界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
PWM-LED開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作(開(kāi)/關(guān)過(guò)程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊)，因而開(kāi)關(guān)損耗大。高頻化雖可以縮小體積重量，但 開(kāi)關(guān)損耗卻更大了。為此，必須研究開(kāi)關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)/零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)技術(shù)，或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，小功率軟 LED 開(kāi)關(guān)電源效率可提高到80%~85%。上世紀(jì)70年代諧振開(kāi)關(guān)電源奠定了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)。隨后新的軟開(kāi)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(guó)已將最新軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6kW通信電源中，效率達(dá)93%。
4、LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù)
LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù)，相對(duì)于低電壓、大電流輸出的軟開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源電路效率。
5、LED開(kāi)關(guān)電源**率因數(shù)校正(PFC)變換器應(yīng)用
LED開(kāi)關(guān)電源**率因數(shù)校正(PFC)變換器應(yīng)用。由于AC/DC變換電路的輸入端有整流器件和濾波電容，在正弦電壓輸入時(shí)，單相整流電源供電的電 子設(shè)備，電網(wǎng)側(cè)(交流輸入端)功率因數(shù)僅為0。6- 0。65。采用功率因數(shù)校正(PFC)變換器，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可提高到0。95~0。99，輸入電流THD<10%。既治理了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，又提 高了電源的整體效率。這一技術(shù)稱為有源功率因數(shù)校正(APFC)。
6、LED開(kāi)關(guān)電源的全數(shù)字化控制
LED開(kāi)關(guān)電源的控制已經(jīng)由模擬控制，模數(shù)混合控制，進(jìn)入到全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用。
全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比可以標(biāo)定更小的量，芯片價(jià)格也更低廉;對(duì)電流檢測(cè)誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正，電壓檢測(cè)也更精確;可以實(shí)現(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計(jì)。
7、LED開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性
LED開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性:高頻LED開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容(EMC)問(wèn)題有其特殊性。功率半導(dǎo)體器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中所產(chǎn)生的di/dt和dv/dt，將 引起強(qiáng)大的傳導(dǎo)電磁干擾和諧波干擾，以及強(qiáng)電磁場(chǎng)(通常是近場(chǎng))輻射。不但嚴(yán)重污染周圍電磁環(huán)境，對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾，還可能危及附近操作人員 的安全。同時(shí)，電力電子電路(如開(kāi)關(guān)變換器)內(nèi)部的控制電路也必須能承受開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的EMI及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)電磁噪聲的干擾。上述特殊性，再加上EMI測(cè)量上 的具體困難，在電力電子的電磁兼容領(lǐng)域里，存在著許多交叉學(xué)科的前沿課題有待人們研究。
8、LED開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù)
LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的CAD，包括主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)最優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI設(shè)計(jì)和印制電路板設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)估、計(jì)算機(jī)輔 助綜合和優(yōu)化設(shè)計(jì)等。用基于仿真的專家系統(tǒng)進(jìn)行LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的CAD，可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu)，減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，并能做可制造性分析，是21世 紀(jì)仿真和CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一。此外，LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的熱測(cè)試、EMI測(cè)試、可靠性測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用也是應(yīng)大力發(fā)展的。
9、LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù)
LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù)ED電源設(shè)備的制造特點(diǎn)是非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、可靠性低等，而用戶要求制造廠生產(chǎn)的LED開(kāi)關(guān)電 源產(chǎn)品更加實(shí)用、可靠性更高、更輕小、成本更低。這些情況使LED 開(kāi)關(guān)電源制造廠家承受巨大壓力，迫切需要開(kāi)展集成LED開(kāi)關(guān)電源模塊的研究開(kāi)發(fā)，使 LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制造性、規(guī)模生產(chǎn)、降低成本等目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
實(shí)際上，在LED開(kāi)關(guān)電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化，功率與控制電路的集成化，集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階 段。近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，可以使LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品更為緊湊，體積更小，也減小了引線長(zhǎng)度，從而減小了寄生參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)一體化，所有元器件連同控制保護(hù)集成在一個(gè)模塊中。
上世紀(jì)90年代，隨著大規(guī)模分布電源系統(tǒng)的發(fā)展，一體化的設(shè)計(jì)觀念被推廣到更大容量、更高電壓的電源系統(tǒng)集成，提高了集成度，出現(xiàn)了集成電力電子模塊 (IPEM)。IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測(cè)、執(zhí)行等單元集成封裝，得到標(biāo)準(zhǔn)的，可制造的模塊，既可用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，也可用于專用、特殊設(shè)計(jì)。優(yōu) 點(diǎn)是可快速高效為用戶提供產(chǎn)品，顯著降低成本，提高可靠性。
