在同樣功率和電壓的條件下,是什麼技術瓶頸限制了開關電源的體積進一步縮小?

時間 2021-05-31 23:25:49

1樓:資深工科男

提乙個思路:

就目前的條件下,制約因素是散熱,提高功率密度的方法是高頻化(高開關頻率)途徑是採用新器件(SiC和GaN或新磁性元件)以及軟開關技術

(1)開關電源中占用面積最多的是開關器件、電容和磁性元件(變壓器、電感等)。

(2)高頻化是減小電容和磁性元件最好的方法;

(3)高頻化為導致開關器件開關損耗增大;

(4)使用SiC或GaN新一代開關器件和軟開關技術,是減小損耗和雜訊的最好方法。

(5)目前研究中,高頻化是縮小體積,提高功率密度最主要的方法

2樓:徐遠志

半導體工藝因素。

mos管的開啟關斷時間無法足夠短,降低了效率增加了散熱使散熱片體積無法降低。同時限制了開關頻率的提公升。頻率無法公升高。導致變壓器體積無法降低。

安全間距以目前的技術條件不是問題。

當然最大的問題還是成本。用最好的器件其實可以做很小,但是沒人買。

3樓:

開關電源主要有兩個部分,一部分是開關管,一部分是電感等儲能元件,這兩部分都是必不可少的。

先說儲能元件。

儲能元件能儲存的能量和儲能元件的體積是正相關的。

儲能元件需要儲存的能量,與電源輸出功率正相關,與開關頻率負相關。

再說開關管。

開關管的體積和開關管功耗正相關。開關管功耗和開關頻率正相關。

於是,開關頻率越低,儲能元件占用體積越大。開關頻率越高,開關管占用體積越大。不論怎麼設計開關電源,總是要消耗很大體積。

想減小體積,就要優化開關管或者儲能元件的效能。用功耗更小的開關管,或者用能量密度更高的儲能元件。

4樓:初級電工

主要限制條件就是3個大類的元件效能,1.變壓器的磁飽和容量 2.開關元件開關和導通損耗 3.濾波元器件的體積

這些元件效能的限制導致元件發熱嚴重,所以必須用大體積元件,還得加散熱片,然後體積就小不了了。所以,從表面看來,還是是散熱問題

那麼怎麼才能小體積呢,很簡單,假如有如下元件

假設,我們的開關管非常好,開關損耗非常低,只有目前我們最好的開關管的1%,那麼我們就可以用非常小的封裝來設計電路了,那一大片又死重的散熱片就可以丟掉了

假設我們的整流二極體壓降只有0.0001V,電流能到幾百安培,封裝可以做到0603,那麼整流二極體也很小了,也沒有散熱片了,體積也小了很多了

假設我們的變壓器磁芯飽和容量非常非常大,那麼我們也不用擔心磁飽和,頻率我們可以低一點,EMC也好過,那些大塊大塊的共軛電感什麼的說不定都可以不用要了

假設我們的濾波電容可以做到1F,耐壓可以做到幾百伏,體積可以做到0603,那麼電源內部一大坨一大坨的電容也可以小到不關心的程度了。

然後,別說電腦電源做到手機充電器那麼小,再小一半可能都能做出來,而且不熱

5樓:小邪子

等有了常溫超導體就可以實現你的目標了,現在嗎,變壓器損失的絕大部分能量都變成了熱量,高溫會使電阻增加,進一步降低效率增加發熱率!

6樓:ExplodingONC

不管你愛不愛聽,原因就是散熱問題,因為高溫會使半導體的載流子濃度劇增,當少子的濃度不夠低的時候,器件就失效了。

想要縮小體積,那就要提高器件工作效率,減少發熱。對於功率積體電路來說,材料和工藝的發展是關鍵,一是降低導通電阻和柵電容,二是提高器件能耐受的溫度。

7樓:王銳超

這是個經濟學問題,電腦生產商不是為了生產最 cool的產品,而是為了最大程度賺錢啊!,散熱問題其實主要有兩個方面:

1,如何降低熱量產生,也就是是能效的問題,能效越高,產生的熱量也就越小。你真的感興趣,就可以搜一下相關文獻,看看現在主流的電源的效率能到多少?90%?

95%?99%? 為了達到高能效的電源,需要多少成本呢?

2,如何散熱。電學背景一定知道乙個概念叫做「熱阻」,維基百科是這麼解釋這個概念的:

電子工程師熟悉歐姆定律,因此在處理有關熱阻的計算時,常會用類似電路的方式來處理熱阻的問題。熱通量用電流來表示,溫度差用電壓表示,熱源可以用定電流源表示,絕對熱阻可以用電阻表示,而熱容可以用電容表示。

你可以看文獻,試著自己算算,到底什麼影響了散熱。

如果實在就想得到結論,那就是同樣的材質,體積越大越容易散熱,成本也就更低

在相同的條件下,只考慮費用問題,建造同樣長度的橋梁和隧道,哪乙個成本高

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