半导体|未来开关电源的发展方向在哪里？( 二 ) 半导体

能效等级对SMPS尺寸的影响
【半导体|未来开关电源的发展方向在哪里？】如上所述，通过增加开关频率来进一步减小SMPS尺寸的方法很少。目前，通过提高能效和降低自热水平来增加传输功率是一种更有前途的方法。上世纪80年代，也就是SMPS市场初期，工业SMPS的能效水平在70%左右，到了90年代，这个水平明显提升到80%以上。近十年来， SMPS的能效已经达到90% ，成为技术标准。
一种进一步提高SMPS能效等级的方法
目前， SMPS中使用的变电站设备主要通过谐振开关场效应管提供输入电压。这些部件很便宜。因为它们在零电压或零电流点时导通或关断，所以它们的损失率也很低，所以非常适合800瓦左右的电源。如今， SMPS输入端常用100瓦以上的升压变换器，其功率因数(95%以上)明显高于单纯的整流器。附加电感必须集成在该电路组件中。为了使其体积尽可能小，不可能在没有电流或电压的状态下简单地接通或断开相关的高频断路器。对于这种情况，非常适合使用创新的极速开关半导体开关断路器。特别是，这种开关元件使用基于砷化镓(GaAs)或碳化硅(碳化硅)材料的半导体。这些开关元件的传输频率大约是传统硅半导体的十倍。这与打开和关闭时传输过程(切换过程)的显著加速有关。与硅MOSFETS相比，这些开关元件仍然非常昂贵，但其价格正在下降，这对SMPS的价格和性能的进一步发展产生了重大影响。
电流SMPS的拓扑结构
为了保证SMPS的输入端能够获得满足允许极限的高功率因数，性能超过100瓦的现代SMPS通常采用两级设计。转换器产生预调节DC ，通过调节可以使转换器的输入电流接近正弦。第二个转换器通常被设计为谐振转换器，它将电压转换为较低的电平，并将输入电压与输出电压分开。随着SMPS的进一步发展， SMPS的面积将继续缩小到更合适的大小，功率密度也将继续增加，尽管过去10到20年的发展速度无法复制。
与过去相比，限制因素更多在于以余热形式释放的功率损耗。随着尺寸的不断缩小，发布的难度会越来越大。
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