開關電源是一種高頻化電能轉換裝置，也就是說，開關電源是電源供應器中的一種。為增進對開關電源的認識，本文將對高頻開關電源予以展現，主要在於展現高頻開關電源的擴展趨勢。

1.高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣产品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻策劃的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基於這一原理。同樣,傳統“整流工業”的電镀、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造, 成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或另外。由於功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技藝含量的價值。

2.模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七元,包括開關器件和與之反並聯的續流二極管,實質上都屬於“標準”功率模塊(SPM)。有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的策劃製造。實際上,由於頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些製造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊電源經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的策劃,達到優化完美的境地。它類似於微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控製軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在於使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由於器件容量的限製和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元並聯工作,采用均流技藝,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求, 而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復供應充分的時間。

3.數字化

在傳統功率電子技藝中,控製部分是按模擬信號來策劃和工作的。在六、七十年代,電力電子技藝完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技藝日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便於計算機處理控製、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的幹擾(提高抗幹擾能力)、便於軟件包調試和遙感遙測遙調,也便於自診斷、容錯等技藝的植入。所以,在八、九十年代,對於各類電路和系統的策劃來說,模擬技藝還是有用的,特別是:諸如印製版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技藝的知識,但是對於智能化的開關電源,需要用計算機控製時,數字化技藝就離不開了。