通信电源发展综述

　　我国通信用整流器的发展可追溯到20世纪50年代的充气整流管（钨氩管）手动调压的整流器，20世纪50年代末邮电部设计院和武汉通信电源厂研制和生产了用饱和电抗器控制的划时代的“自动”稳压稳流硒整流器；60年代用硅二极管取代硒整流片的稳压稳流"硅"整流器；60年代末70年代初开始用晶闸管（可控硅）整流和控制的稳压稳流（可控）硅整流器；80年代高频开关型整流器开始得到应用；90年代世界电源技术的更新换代，通信用高频开关型整流器得到极为迅速的发展。

　　2 器件对电路和设备发展的影响

　　在我国70和80年代，可控硅整流器在通信用整流器中占有统治地位，长达20余年。其原因之一是晶闸管是大功率半导体器件，缩小了设备的体积、重量，提高了效率；二是国内掌握了晶闸管的生产工艺；三是国内自关断器件大功率晶体管的耐压不够高、电流不够大，开关速度不快，研制生产数百瓦以上的高频变换器非常困难，需要超大规模集成电路生产工艺的场效应功率管（MOSFET）和双极型晶体管（IGBT）。80年代后期和90年代初期国外产品进入国内市场，大功率开关电源的研制生产有了必要的物质基础。

　　MOSFET与IGBT在向高电压、大电流、低通态电阻或压降、快速（低栅荷）、开关管内反向并联快速二极管或肖特基（Schottky）二极管等多方向发展，例如：MOSFET单管有1200V、32A、0.35Ω的，IGBT单管有1700V、72A、3.3V的，还有高达2500V的，可用于三相380V直接输入的电路，提供了电路发展的机会，可研制出三相有一个开关管操作的整流器。又如600V、40A的快速IGBT通态压降2V，关断延时时间200ns，电流下降时间200ns；相应的500V、44A快速MOSFET通态电阻0.12Ω，关断延时时间53ns，电流下降时间8ns。可见快速MOSFET比快速IGBT的关断速度仍然快许多倍，可减小电路的关断损耗。将低压的MOSFET与低压的（正向压降小的）肖特基二极管封装在一起，可提高低压电路的效率1.5～4％。低压的MOSFET具有极小的通态电阻，例如：20V、61A的MOSFET通态电阻RDS（on）=0.013Ω，更适合于作为“同步”器件，更适合于3.3V、1.8V的CPU供电，使低压开关电源的效率常可达90％。低电荷的MOSFET的Miller电容减少85％，栅极电荷下降40％，开关损耗减小一半，工作频率可达1MHz。

　　软恢复的大电流超快恢复二极管，可减小恢复过程中发出的噪音干扰。硅肖特基二极管有很小的反向恢复时间（约10ns），低的正向压降和低的反向耐压，现在已有耐压高到200V的产品，若用于有预调级的48V通信用整流器的输出整流，可提高效率。

　　变换器用的各种新型集成电路控制芯片，如多种PWM的电流型控制芯片、移相桥式变换器的控制芯片、功率因数校正控制芯片等都从国外进口。

　　我国高频铁氧体磁芯的性能有很大提高。扁型铁氧体磁性与印刷绕组减小变压器的高度与体积。非晶态磁芯、超微晶和纳米晶磁芯的饱和磁通密度大，体积小，已可以在150kHz以下与铁氧体竞争。纳米晶磁芯的高频损耗更小，有利于制作高频饱和电感。电解电容器的体积在小型化。大电流高频无极性电容器，需要小的引线电阻和小的寄生电感，每引出端需数十个焊点的工艺也可生产。数百根芯线的高频Litz电缆减小绕组的高频集肤效应损耗，焊接容易。铝板与印刷电路板的复合板使散热与电路紧密结合，改善散热、缩短引线、减小干扰、减小体积。

3. 减小功率晶体管开关损失

　　（1）回能吸收电路［1］：是将缓冲（snubber）电容上的储能返回电源或负载，或称为无损吸收电路。

　　（2）有源箝位：是将电容器上的储能，由功率晶体管操作，在所需时间加以利用。

　　（3）MOSFET与IGBT并联运行［2］：利用了IGBT通态压降小、MOSFET关断速度快的优点组合成一个性能优良的等效开关器件，此方法可应用于各种电路。IGBT工作在软关断状态，但电路属硬开关性质，可用回能吸收电路减小MOSFET的关断损耗。由于其辅助电路简单，只要驱动脉冲配合好，不论在满载或空载，两管的工作都能自动适配，负载电流小时两管电流同时减小。MOSFET中没有过大的峰值电流，可靠性高。没有像零电压开通ZVS和零电流转移ZCT谐振电路所有的几乎是固定的对应于近于两倍额定负载分量的峰值电流。

　　（4）零电压开通（ZVS）和零电压转换（ZVT）：主开关管并联一吸收电容，减小关断损耗，相当于回能吸收电路；零电压开通（ZVS）工作<