高頻開關(guān)整流器一般是先將交流電直接經(jīng)二極管整流、濾波成直流電,再經(jīng)過開關(guān)電源變換成高頻交流電,通過高頻變壓器變壓隔離后,由快速恢復(fù)二極管高頻整流、電感電容濾波后輸出.理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電器產(chǎn)品的體積重量與其供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz時(shí),用電設(shè)備的體積重量大體上降至工頻設(shè)計(jì)的(5~10)%。這正是開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)變頻帶來明顯效益的基本原因。逆變或整流焊機(jī)、通訊電源用浮充電源的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。
那么,以同樣的原理對(duì)傳統(tǒng)的電鍍、電解、電加工、浮充、電力合閘等各種直流電源加以類似的改造,使之更新?lián)Q代為開關(guān)變換類電源,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。
由于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(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,既可帶來顯著節(jié)能、節(jié)材的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。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。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,而把相關(guān)的部分做成模塊。
把開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了智能化功率模塊(IPM),這既縮小了整機(jī)的體積,又方便了整機(jī)設(shè)計(jì)和制造。多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。
這樣,不但提高了功率容量,在器件容量有限的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,便極大地提高了系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供了充分的時(shí)間。