高频开关电源的诞生过程

20世纪60年代广泛使用的线性稳压器DC稳压电源,由于其体积和重量大,难以实现小型化,损耗大,效率低,输出和输入难以实现隔离,难以降压,无法升压,难以应用于输出大于5A的场合等诸多缺点,已经被开关稳压器DC稳压电源所取代。

1964年,日本NEO杂志发表了两篇颇具启发性的文章:一篇是《用高频技术将交流到DC的电源小型化》;另一个是“用于电源小型化的脉冲调制”。这两篇文章指出了开关稳压DC稳压电源小型化的研究方向,即高频和脉宽调制技术。经过近10年的研发,取得了良好的效果。

1973年,摩托罗拉发表了一篇题为《引发一场20kHz的革命》的文章,从此在世界范围内掀起了高频开关电源的发展热潮,DC/DC变换器作为开关电源中的开关调节器,使电源的功率密度从1 ~ 4 W/in3提高到40 ~ 50 W/in3。首先采用了Buck变换器。

到20世纪80年代中期,降压、升压和降压-升压转换器也被应用于开关电源。20世纪70年代中期,加州理工学院开发了一种新型开关转换器,称为Cuk转换器(以发明者S1obodan Cuk命名)。Cuk变换器和buck-boost变换器是对偶的,也是Buck-Boost变换器。从80年代中期开始逐渐应用于开关电源。

1976,p. W,Clarke开发了一种带变压器的“初级电感变换器”(简称PIC),并获得专利,应用于开关电源。

1977年,贝尔实验室开发了一种带变压器的“单端初级电感变换器”,简称SEPIC电路。这是一种新型DC/DC单端PWM开关变换器,其双电路称为DualSEPIC或Zeta变换器。

到了1989,SEPIC和泽塔也被应用到开关电源中,使得开关电源中使用的DC/DC转换器增加到6个。到目前为止,通过DC/DC变换器的演进和级联,开关电源中使用的DC/DC变换器的数量已经增加到14。利用这些14 DC/DC变换器作为开关电源的主要元件,可以设计出高性能、高功率密度的开关电源,可以用于不同的场所,满足不同的性能要求和用途。