模塊電源

●設計簡單。只需一個電源模塊，配上少量分立元件，即可獲得電源。●縮短開發周期。模塊電源一般備有多種輸入、輸出選擇。用戶也可以重複迭加或交叉迭加，構成積木式組合電源，實現多路輸入、輸出，大大削減了樣機開發時間。

●變更靈活。產品設計如需更改，只需轉換或並聯另一合適電源模塊即可。

●技術要求低。模塊電源一般配備標準化前端、高集成電源模塊和其他元件，因此令電源設計更簡單。

●模塊電源外殼有集熱沉、散熱器和外殼三位一體的結構形式，實現了模塊電源的傳導冷卻方式，使電源的溫度值趨近於最小值。同時，又賦予了模塊電源規範性的包裝。

●質優可靠。模塊電源一般均採用全自動化生產，並配以高科技生產技術，因此品質穩定、可靠。

●用途廣泛：模塊電源可廣泛應用於航空航天、機車艦船、軍工兵器、發電配電、郵電通信、冶金礦山、自動控制、家用電器、儀器儀錶和科研實驗等社會生產和生活的各個領域，尤其是在高可靠和高技術領域發揮著不可替代的重要作用。

對有TRIM或ADJ(可調節)輸出引腳的模塊電源產品，可通過電阻或電位器對輸出電壓進行一定範圍內的調節，一般調節範圍為±10%。

對TRIM輸出引腳，將電位器的中心與TRIM相連，在所有+S、－S管腳的模塊中，其他兩端分別接+S、－S。沒有+S、－S時，將兩端分別接到相應主路的輸出正負極(+S接+Vin，－S接－Vin)，然後調節電位器即可。電位器的阻值一般選用5～10kΩ比較合適。

對ADJ輸出引腳，分為輸入邊調節與輸出邊調節。輸出邊調節與TRIM引腳的調節方式一樣。輸入邊調節只能上調輸出電壓，此時將電位器的其中一端與中心相接，另一端接輸入端的地。

一般模塊電源產品都有內置濾波器，能滿足一般電源應用的要求。如果需要更高要求的電源系統，應增加輸入濾波網路。可以採用LC或π型網路，但應注意盡量選擇較小的電感和較大的電容。

為了防止輸入電源瞬態高壓損壞模塊電源，建議用戶在輸入端接瞬態吸收二極體並配合保險絲使用，以確保模塊在安全的輸入電壓範圍之內。為了降低共模雜訊，可以增加Y(Cy)電容，一般選擇幾nf高頻電容。R為保險絲，D1為保護二極體，D2為瞬態吸收二極體(P6KE系列)。

模塊電源的遙控開關操作，是通過REM端進行的。一般控制方式有兩種：

(1)REM與－VIN(參考地)相連，遙控關斷，要求VREF<0.4V。REM懸空或與+VIN相連，模塊工作，要求VREM>1V。

(2)REM與VIN相連，遙控關斷，要求VREM<0.4V。REM與+VIN相連，模塊工作，要求VREM>1V。REM懸空，遙控關斷，即所謂“懸空關斷”(－R)。

如果控制要與輸入端隔離，則可以使用光電耦合器作為傳遞控制信號。

(1)並聯擴容。將相同模塊輸出端並聯，可使輸出能力增強，但並聯模塊的輸出電壓要調整得比較一致，以保證相對均流，同時避免不必要的振蕩。對有較大電流輸出的模塊，還可以仔細設計引線電阻，以達到均流效果。用這種方法並聯的模塊，不宜超過2個。同時，如果其中一塊模塊輸出有故障，整個系統都將不能正常工作。並聯擴容連接電路RL為負載。

(2)冗餘熱備份並聯。將相同的模塊輸出端通過二極體后並聯可使輸出能力增強，以提高電源系統的可靠性。原則上如果配合相應輸出報警電路，將模塊放在可以拆卸的母線上，這樣，出現故障的模塊可以及時更換。用這種方法並聯的模塊，沒有量限制。D一般為肖特基二極體。

(3)串聯擴容。將相同模塊輸出端串聯，可使輸出電壓倍增，功率也相應增加，而串聯輸出端須接二極體以進行保護。

鈴流發生器主要用於電話局交換機給電話用戶提供振鈴，一般是在偏置狀態下使用。偏置可分為正偏置和負偏置。為了提高鈴流系統的可靠性，需要對鈴流進行備份。模塊電源的安裝與維護

由於各公司生產的模塊電源的類別、系列、規格品種難以數計，故其功能特性和物理特性不盡相同，因此在安裝、使用與維護方面亦各有不同，但應在以下幾方面引起注意。(1)打開包裝后，應仔細核對各接線端子標識是否與隨機所帶的說明書相符，同時是否與訂貨合同約定的要求相符。如果不符，應立即與生產或銷售單位聯繫，商討處理辦法。

(2)作為安裝的第一步，必須將模塊電源的金屬外殼可靠接地，以確保安全，但不可誤將外殼接在零線上。

(3)在安裝完畢通電之前，應再次檢查和核對各接線端子上的連線，確保輸入和輸出、交流和直流、單相和多相、正極和負極、電壓值和電流值等正確無誤，杜絕接反、接錯現象的發生。

(4)對於大功率電源，一般均有兩個或兩個以上的“+”輸出端子和“－”輸出端子。實際上，它們同屬於一個輸出電極，只不過為了使用戶接線方便，它們內部是並接在一起。

(5)模塊電源不允許長期處於滿負荷工作狀態。線性電源的使用率，應控制在60%以內；開關電源的使用率，應控制在80%以內，否則有可能造成模塊電源人為的早期失效。

(6)對於模塊電源，有些製造商出廠時在於可調端子(ADJ)間接有固定電阻。使用時須用戶自配相應阻值的電位器，以取代該固定電阻。但要注意，當可調端子間處於開路狀態時，決不允許載入。

(7)為達到充份散熱效果，模塊電源宜安裝在空氣對流較好的位置。一般要求線性電源工作電流在4A以上，或開關電源工作電流在7A以上時，應加裝強制風冷。此外，在模塊電源外殼上不允許放置其他物品。

(8)模塊電源一般適用於以阻性為主的負載，若需要應用在以容性為主或感性為主的負載時，應事先在訂貨合同中加以說明，由廠方訂做。

(9)對於高壓模塊電源，在使用過程及停電后10分鐘之內，均不可觸及高壓危險區。

(10)模塊電源選購原則：一般功率較大的宜選擇開關電源，功率較小的選擇線性電源。

(11)模塊電源不可強行拆卸，強拆即壞。

模塊電源應用在幾大方面

1.電力，主要有集成器和電錶以及智能電錶

2.工控，工業控制領域

3.醫療，醫療設備，主要有護胎儀，監護儀等等

4.軍工，軍工業是應用很廣泛的一個方面。

大功率模塊開關電源的損耗主要有高頻開關損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導損耗4部分。而在低電壓大電流輸出的應用場合，整流損耗和線路傳導損耗佔有較大的比重，輸出電壓越低，輸出電流越大，則整流損耗和線路傳導損耗占模塊開關電源總損耗的比重越大。

二極體損耗

在傳統的整流中採用二極體整流，而在低電壓輸出條件下一般採用肖特基二極體整流，肖特基二極體和其他整流二極體相比具有開關速度快，正向電壓降低的優點，但是肖特基二極體的正向電壓降和整流輸出電流的大小有關，整流輸出電流越大則正向電壓降越大，有可能高達0.5～0.6V或更大，並且肖特基二極體的反向漏電流較大。

而同步整流技術利用導通電阻小，低耐電壓的場效應管(MOSFET)來代替普通整流二極體。由於同步整流MOSFET具有導通電阻低(一般只有幾mΩ)、阻斷時漏電流小、開關工作頻率高的特點，可以極大的減小電源整流部分的功耗，使電源系統的工作效率明顯得到提高，但是在具體應用中同步整流的實現要比二極體整流要複雜些。在開關電源的低電壓大電流輸出應用場合，同步整流技術有著很好的應用前景。

磁性元器件的損耗

變壓器損耗也是模塊開關電源損耗的重要部分，變壓器損耗主要有鐵損和銅損。鐵損是指由由變壓器的材料、形狀、工藝結構等有關因素而引起的高頻損耗，銅損是指由變壓器繞組線路而引起的傳導損耗，為了減小變壓器的鐵損，應選擇高頻特性好、高頻損耗小、磁芯結構形狀合理、結構緊湊的磁芯材料。

同時為了減小模塊開關電源的體積，應儘力提高模塊開關電源的開關工作頻率，如要提高到500kHz左右或更高，普通磁芯材料的損耗很大，磁芯很容易過熱而磁飽和，以至無法正常工作，所以在模塊開關電源中必須選用磁特性優良的高頻磁芯材料。

磁性元器件的尺寸大小和開關工作頻率有密切關係，在磁性元器件允許的工作頻率範圍內，磁性元器件的尺寸和開關工作頻率成反比，要想減小模塊開關電源高頻開關變壓器和電感等磁性元器件的體積，需提高開關工作頻率。

同時，模塊開關電源中高頻開關變壓器繞組的設計也很重要，高頻開關變壓器的繞組不僅對銅損有影響，而且關係到高頻開關變壓器繞組間的耦合，對高頻開關變壓器的鐵損也有影響，高頻開關變壓器的設計和製作對模塊開關電源的工作性能有很大的影響。

按現代電力電子的應用領域，我們把模塊電源劃分如下：

綠色模塊電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會，同時也促進了模塊電源技術的迅速發展。八十年代，計算機全面採用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。計算機技術的發展，提出綠色電腦和綠色模塊電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源，根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定，桌上型個人電腦或相關的外圍設備，在睡眠狀態下的耗電量若小於30瓦，就符合綠色電腦的要求，提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就效率為75%的200瓦開關電源而言，電源自身要消耗50瓦的能源。

高頻開關

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中，通常將整流器稱為一次電源，而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。在程式控制交換機用的一次電源中，傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代，高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz範圍內，實現高效率和小型化。近幾年，開關整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設備中所用集成電路的種類繁多，其電源電壓也各不相同，在通信供電系統中採用高功率密度的高頻DC-DC隔離模塊電源，從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓，這樣可大大減小損耗、方便維護，且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上，對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加，通信電源容量也將不斷增加。

(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術被廣泛應用於無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能，並同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源)，同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流雜訊的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化，模塊採用高頻PWM技術，開關頻率在500kHz左右，功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展，要求模塊電源實現小型化，因此就要不斷提高開關頻率和採用新的電路拓撲結構，已有一些公司研製生產了採用零電流開關和零電壓開關技術的二次模塊電源，功率密度有較大幅度的提高。

不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了採用脈寬調製技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件，電源的雜訊得以降低，而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬體技術的引入，可以實現對UPS的智能化管理，進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速，已經有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

變頻器模塊電源

變頻器電源主要用於交流電機的變頻調速，其在電氣傳動系統中佔據的地位日趨重要，已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均採用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓，然後由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器，將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出，電源輸出波形近似於正弦波，用於驅動交流非同步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期，日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用於空調器中。至1997年，其佔有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內於90年代初期開始研究變頻空調，96年引進生產線生產變頻空調器，逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成高潮。變頻空調除了變頻電源外，還要求有適合於變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略，精選功能組件，是空調變頻電源研製的進一步發展方向。

逆變式模塊電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源，代表了當今焊機電源的發展方向。由於IGBT大容量模塊的商用化，這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都採用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流，IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波，經高頻變壓器耦合，整流濾波后成為穩定的直流，供電弧使用。

由於焊機電源的工作條件惡劣，頻繁的處於短路、燃弧、開路交替變化之中，因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題，也是用戶最關心的問題。採用微處理器做為脈衝寬度調製(PWM)的相關控制器，通過對多參數、多信息的提取與分析，達到預知系統各種工作狀態的目的，進而提前對系統做出調整和處理，解決了大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A，負載持續率60%，全載電壓60~75V，電流調節範圍5~300A，重量29kg。

高壓直流模塊電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用於靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100kW。

自從70年代開始，日本的一些公司開始採用逆變技術，將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻，然後升壓。進入80年代，高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司採用功率晶體管做主開關元件，將電源的開關頻率提高到20kHz以上。並將乾式變壓器技術成功的應用於高頻高壓電源，取消了高壓變壓器油箱，使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研製，市電經整流變為直流，採用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓，然後由高頻變壓器升壓，最後整流為直流高壓。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到15mA，工作頻率為25.6kHz。

電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時，將向電網注入大量的諧波電流，引起諧波損耗和干擾，同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象，即所謂“電力公害”，例如，不可控整流加電容濾波時，網側三次諧波含量可達(70~80)%，網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置，能克服傳統LC濾波器的不足，是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓，還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

分散式供電系統

分散式電源供電系統採用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件，利用最新理論和技術成果，組成積木式、智能化的大功率供電電源，從而使強電與弱電緊密結合，降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研製壓力，提高生產效率。

八十年代初期，對分散式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器並聯技術的研究上。八十年代中後期，隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現，結合大規模集成電路和功率元器件技術，使中小功率裝置的集成成為可能，從而迅速地推動了分散式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代後期開始，這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點，論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分佈供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸採納，也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合，如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。