簡(jiǎn)述DC-DC開(kāi)關(guān)電源小型化發(fā)展中的不足

　　一、前言

　　人們希望直流電源象一個(gè)容量很大的原電池一樣的干凈，紋波和噪聲極低，內(nèi)阻極小。希望有很快的響應(yīng)速度。是數(shù)十年來(lái)人們不斷努力追求的第一個(gè)基本目標(biāo)。

　　同時(shí)，提高電源的功率密度和效率，使之小型、輕量、高效；提高電源的功率輸出特別是低壓大電流輸出，這也是數(shù)十年來(lái)人們不斷努力追求的第二個(gè)基本目標(biāo)。

　　在線性穩(wěn)壓電源和SCR相控電源的發(fā)展階段，為了追求第一個(gè)基本目標(biāo)我們?nèi)〉昧撕艽蟮某晒?。至今，制造紋波系數(shù)0.01%、電壓調(diào)整率0.05%的直流電源并非難事。如果設(shè)計(jì)足夠的開(kāi)環(huán)增益與合理的開(kāi)環(huán)頻率特性，也可以達(dá)到很高的閉環(huán)響應(yīng)速度。但是，它的體積很大，效率低，因而輸出電流也不大。

　　為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)基本目標(biāo)而出現(xiàn)的高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，均處于核心地位。它在功率密度和效率的提高，使之小型、輕量、高效和電流輸出方面取得了極大的成功，但是，由于它逆變中的換向問(wèn)題和各組成部分發(fā)展的不平衡，也留下了明顯的不足與遺憾：超小型的模塊或者功率芯片不可能達(dá)到很大的電流輸出和高的紋波噪聲抑制能力。換句話說(shuō)，要求低壓大電流輸出和有很高的紋波噪聲抑制能力的開(kāi)關(guān)電源，就不可能有很高的功率密度。

　　本文將簡(jiǎn)要分析高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源在小型化過(guò)程中（第二個(gè)基本目標(biāo)）的成功與不足，并提出改進(jìn)與應(yīng)對(duì)的措施。使得高功率密度、大輸出電流、高的紋波噪聲抑制能力的開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世。

　　二、高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源在實(shí)現(xiàn)小型化、提高功率密度方面取得了巨大成就

　　在半個(gè)多世紀(jì)以前，其實(shí)人們就都知道了開(kāi)關(guān)電源的原理：采取逆變的方法實(shí)現(xiàn)直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換。這樣一來(lái)，就可以通過(guò)變壓器、調(diào)頻-調(diào)寬等方式來(lái)調(diào)節(jié)輸出直流電壓；可以通過(guò)提高工作頻率來(lái)縮小變壓器、電路中的儲(chǔ)能元件電感濾波器、電容器的體積重量。這樣的電源比線性穩(wěn)壓電源和SCR相控電源的效率和功率密度要高得多。

　　隨著電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件快速的發(fā)展，數(shù)十年來(lái)電源的高頻化和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)成為了國(guó)際電力電子界研究的主要熱點(diǎn)之一。在很多方面開(kāi)關(guān)電源逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和SCR相控電源。開(kāi)關(guān)電源高頻化的理想開(kāi)始實(shí)現(xiàn)，采用PWM控制技術(shù)的DC/DC變換器模塊操作頻率已經(jīng)達(dá)到了從20kHz到400kHz 范圍。同時(shí)，為了解決逆變中的換向帶來(lái)的變換器開(kāi)關(guān)功耗大、效率降低及噪聲增加等問(wèn)題，1997年，在已進(jìn)行了將近三十年的世界范圍的軟開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)理論研究之后，“第二代產(chǎn)品”以零電流開(kāi)關(guān)（ZCS）、零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）軟開(kāi)關(guān)控制技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了控制集成、封裝、鐵氧體、噪聲和散熱技術(shù)等方面的最新科技成果，使功率密度達(dá)到了120-180W/in3，效率達(dá)到90%，操作頻率接近1MHz。在過(guò)去的幾年里還實(shí)現(xiàn)了完全的ZVS同步整流和開(kāi)展集成電源模塊的研究開(kāi)發(fā)。使得高功率密度高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品達(dá)到了與“理想功率器件”極為接近的境地。出現(xiàn)了很多的電路拓?fù)洹Ｄ壳?，甚至出現(xiàn)了工作頻率是3MHz的1000W/in？的功率芯片，有了飛速的發(fā)展。

　　三、但是高功率密度高頻DC-DC低壓大電流輸出能力及紋波噪聲抑制能力受到限制

　　但是，我們也應(yīng)當(dāng)看到，在不斷的提高工作頻率、功率密度和效率的過(guò)程中，高功率密度高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊或者功率芯片，它將受到兩個(gè)限制：它的低壓大電流輸出能力受到限制。在低壓大電流輸出時(shí)，它的紋波噪聲抑制能力也受到限制。然而，正如前面已經(jīng)指出的，在任何一種不追求高功率密度的低頻開(kāi)關(guān)電源，在這些方面卻都沒(méi)有不可克服的限制。

　　目前無(wú)論是高功率密度DC/DC模塊，或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片，功率多數(shù)在數(shù)百瓦以內(nèi)，最大輸出電流在100A以下。而不追求高功率密度的開(kāi)關(guān)電源，比如說(shuō)工作頻率在100-200KHz以下，功率密度為6-10W/in？左右的框架式整機(jī)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品。其輸出功率可以達(dá)到數(shù)千瓦以上，輸出電流可以很容易的達(dá)到數(shù)百安培，甚至更大。如果想制造輸出電流幾百安上千安、紋波系數(shù)0.05%—0.01%的這類直流電源，在實(shí)踐上或者理論上都不會(huì)發(fā)生困難。這說(shuō)明了什么呢？這說(shuō)明了我們?cè)诓粩嗟奶岣吖β拭芏鹊倪^(guò)程中，自始至終存在著一個(gè)輸出低壓大電流能力的限制性因素。至于說(shuō)通過(guò)模塊的串并聯(lián)來(lái)增加功率和電流，那是另一個(gè)問(wèn)題。實(shí)際上也不可能完全通過(guò)串并聯(lián)來(lái)解決，在n+1亢余系統(tǒng)中， 通過(guò)模塊串并聯(lián)組成的更大電流更大功率的電源，但是它的整機(jī)功率密度是遠(yuǎn)低于每一個(gè)模塊的。單個(gè)電源模塊的功率越大，整機(jī)功率密度就下降越多。

　　同樣，如上面所述，線性穩(wěn)壓電源和SCR相控電源，或者不追求高功率密度的、輸出數(shù)百安培的框架式整機(jī)開(kāi)關(guān)電源，它的紋波噪聲也能夠很容易的達(dá)到0.2%-0.05%以下。但是，無(wú)論是高功率密度高頻DC/DC模塊，或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片，在它的最大輸出電流80-100A時(shí)，它的紋波噪聲甚至?xí)_(dá)到5-10%以上。這說(shuō)明了什么呢？這說(shuō)明了我們?cè)诓粩嗟奶岣咻敵龃箅娏髂芰Φ倪^(guò)程中，高功率密度高頻DC/DC模塊和芯片自始至終存在著一個(gè)紋波和噪聲水平的限制性因素。作為一個(gè)產(chǎn)品，外接電容實(shí)際上并不那么容易解決問(wèn)題，輸出電流愈大愈是如此。

　　所以，盡管高功率密度高頻DC/DC或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片的功率密度和效率是如此的高，但是，它是以犧牲某些性能為代價(jià)的。因此，它目前還無(wú)法完全取代那些體積較大、效率較低的線性穩(wěn)壓電源或者較低工作頻率的開(kāi)關(guān)電源。

　　四、簡(jiǎn)析產(chǎn)生這兩種限制的原因

　　在這篇文章中，我將首先針對(duì)高功率密度高頻DC/DC電源在發(fā)展的過(guò)程中所出現(xiàn)的上述不足或缺陷，簡(jiǎn)單的分析它產(chǎn)生的原因，對(duì)其中的某些問(wèn)題提出建設(shè)性的意見(jiàn)，如果有必要，將在后續(xù)的文章中，詳細(xì)的論述它。

　　它的低壓大電流輸出能力受到限制的主要原因是：

　　首先，采取逆變的方法實(shí)現(xiàn)直流-交流-直流轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)電源，逆變換向問(wèn)題是它的原理性的缺陷，這和直流電動(dòng)機(jī)的換向在理論上是一樣的。如果有一天，我們發(fā)明了一種新的DC/DC的變換方式，它沒(méi)有逆變換向問(wèn)題，那么，這類原理性的缺陷就沒(méi)有了。在現(xiàn)今，盡管我們可以在一定程度上克服它，但是要想徹底解決原理性的缺陷所帶來(lái)的限制性的因素是不可能的。這個(gè)缺陷必然限制DC/DC變換器輸出電流能力和功率密度的進(jìn)一步提高，以現(xiàn)在的情況而論，高功率密度高頻DC/DC模塊產(chǎn)品，或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片，在如此高的功率密度下，它們可能沒(méi)有了多少有價(jià)值的發(fā)展可能性。當(dāng)然，我們還可以進(jìn)一步的研究這個(gè)可能性還有多少，。在以后的文章中，我還準(zhǔn)備更詳細(xì)的論述對(duì)這個(gè)問(wèn)題的估計(jì)。

　　其次，鑒于上述的原因，如果還要進(jìn)一步提高大電流輸出的能力，將使電磁環(huán)境更加惡化，紋波和噪聲增大，而在如此狹小的空間內(nèi)，已經(jīng)沒(méi)有空間來(lái)安裝合適的濾波器，為了維持最基本的直流輸出質(zhì)量，制造商要么降低功率密度，要么降低電流輸出。這個(gè)問(wèn)題以后還要論述。

　　第三，在我們所處的“微電子技術(shù)”時(shí)代，常溫超導(dǎo)材料的問(wèn)題可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決。

　　在低壓大電流輸出時(shí)，它的紋波和噪聲抑制能力受到限制的主要原因是：

　　在DC/DC的變換方式中，逆變換向是需要時(shí)間的，輸出電流越大需要時(shí)間越多。這是高功率密度高頻DC/DC模塊，或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片，在低壓大電流輸出時(shí)，紋波較大的根源。換句話說(shuō)，如果換向不需要時(shí)間的話，那么DC/DC變換器的輸出電壓波形在理論上將是一條平滑的直線，沒(méi)有紋波和噪聲。我們知道，在任何一種DC/DC變換器中，都實(shí)際存在著基頻為兩倍工作頻率的，由換向所造成的紋波和噪聲。尤其是對(duì)于大電流的換向，無(wú)論是零電壓，零電流開(kāi)關(guān)，或者說(shuō)是任何一種其它的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都不能消除這類原理性的倍頻紋波和噪聲。輸出電流越大紋波噪聲也越大，唯有寄希望于濾波。

　　但是，在低壓大電流輸出時(shí)，負(fù)載電阻極低，接近于短路，唯有采用電感性濾波器才能有效地清除紋波，采用并聯(lián)電容濾波效果是不明顯的。電感性濾波器是一個(gè)儲(chǔ)能元件，它的體積與通過(guò)它的電流（輸出電流）的平方成正比例，因此，制造紋波系數(shù)極低的大電流輸出開(kāi)關(guān)電源時(shí)，它所需要的大電感量的濾波器將有很大的體積，此時(shí)它將比功率變壓器大得多。它無(wú)法安裝在功率密度極高的高頻DC/DC模塊，或者是功率芯片中，這是在低壓大電流輸出時(shí)，它的紋波和噪聲的抑制能力受到限制的最主要的原因。換句話說(shuō)，欲制造輸出電流極大、紋波系數(shù)極低的開(kāi)關(guān)電源，就不可能有極高的功率密度，相反，欲制造功率密度極大的高頻DC/DC模塊或功率芯片，就不可能有極低的紋波系數(shù)。在分比式功率架構(gòu)的功率芯片與高功率密度高頻DC/DC模塊中，由于體積限制的原因，無(wú)法安裝足夠的電感濾波器，或者沒(méi)有考慮到電感性濾波，所以它無(wú)法達(dá)到很低的紋波系數(shù)。

　　綜合上面的論述，我認(rèn)為，在DC-DC開(kāi)關(guān)電源小型化的發(fā)展道路上，逆變換向問(wèn)題是一個(gè)原理性的缺陷，它是高功率密度高頻DC/DC開(kāi)關(guān)電源，或者是分比式功率架構(gòu)中的功率芯片的輸出大電流能力受到限制，不太可能再有階躍性的大發(fā)展的主要原因。而電感性濾波器小型化發(fā)展的緩慢，是它的紋波噪聲抑制能力受到限制的主要原因。換句話說(shuō)，電源各個(gè)組成部分元器件的發(fā)展是不平衡的。如功率開(kāi)關(guān)、功率二極管、變壓器、控制集成電路等發(fā)展很快，但是，儲(chǔ)能元器件如電容器、電感器等的發(fā)展就較慢。所以，也可以這樣說(shuō)，這種發(fā)展的不平衡，才是DC-DC開(kāi)關(guān)電源小型化發(fā)展中，功率密度與紋波噪聲抑制能力發(fā)展不平衡的最終原因。單純的采用提高頻率的方法是不可能解決全部問(wèn)題的。

　　如果我們對(duì)高功率密度高頻DC-DC開(kāi)關(guān)電源的這些問(wèn)題能夠提出滿意的解決方案：它不僅功率密度和效率極高，大電流輸出能力也強(qiáng)。而且在任何負(fù)載下，輸出電壓的質(zhì)量也極高，紋波噪聲極低。那么，人們希望直流電源達(dá)到的兩個(gè)基本目標(biāo)才有可能得以全面的實(shí)現(xiàn)。只有這樣，才能使高頻電源模塊或者功率芯片，完全取代那些體積較大、效率較低的DC-DC開(kāi)關(guān)電源。

　　五、改進(jìn)與應(yīng)對(duì)的措施

　　由于開(kāi)關(guān)電源存在著“換向問(wèn)題”這類原理性的限制，以及我們所處的“微電子技術(shù)”這個(gè)時(shí)代性的限制，當(dāng)功率密度和頻率高到一定程度的時(shí)候，損耗將是不能容忍的。因此，以功率密度為120-180W/in3的軟開(kāi)關(guān)高頻DC/DC模塊以及功率密度為1000W/in3，開(kāi)關(guān)頻率為3.5兆周的功率芯片，它們的最大輸出電流80-100A，不大可能再有大幅度的提高。換句話說(shuō)，BCM、VTM可能已接近我們這個(gè)發(fā)展階段最后的成果。

　　但是，在目前的技術(shù)條件下，我們還有潛力來(lái)大幅度提高上述模塊和芯片的紋波噪聲抑制能力。我們是否可以這樣認(rèn)為，在電源最基本的指標(biāo)方面，一個(gè)具有這樣指標(biāo)的高頻DC-DC模塊或者功率芯片，也許是我們這個(gè)發(fā)展階段最后的成果：它們具有180-1000W/in3的功率密度，100A以上的輸出電流與數(shù)百瓦-1千瓦的功率。同時(shí)，在所有負(fù)載下，都具有0.1-0.05%以下的紋波系數(shù)。并且，根據(jù)需要，基本上不用任何的外接元器件，通過(guò)串并聯(lián)、反饋即可組成任何輸出電壓、電流和功率、各種規(guī)格、用途與指標(biāo)的電源。

　　實(shí)現(xiàn)這個(gè)發(fā)展階段最后的成果，取決于電源的各個(gè)組成部分都得到平衡的發(fā)展，取決于大電流電感濾波器小型化的可能性。比如說(shuō)，一個(gè)具有極高的電感/體積比 L/V的大電流輸出電感性濾波器NIF連接于100A功率芯片VTM的輸出端，它的電感L足以使VTM的紋波系數(shù)在全負(fù)載內(nèi)均低于0.1-0.05%，而體積僅相當(dāng)于VTM中的3.5MHz功率變壓器。那么，安置了這種NIF的功率芯片不僅有極高的功率密度，而且有極低的紋波系數(shù)。

　　但是，從電源的發(fā)展史中我們也知道，對(duì)輸出濾波器的研究，特別是大電流的電感性濾波器的小型化的研究是十分不夠的：傳統(tǒng)的電感性濾波器是不能滿足要求的，它的體積很大，電感/體積比 L/V極低。在數(shù)十年前就已經(jīng)確立的電源技術(shù)理論的數(shù)學(xué)物理模型告訴我們，在大電流輸出的情況下，輸出電感濾波器的體積在電源中占有最大的部分，輸出電流越大占有的體積比率也越大， L/V也越低。如果我們能在這方面取得突破性進(jìn)展，在基本理論方面有新的研究成果，運(yùn)用于高功率密度的電源產(chǎn)品中。那么，我們就有可能在功率密度、大電流輸出、很低的紋波系數(shù)等方面都獲得令人滿意的指標(biāo)。

　　鑒于上面的理由，本人十分有興趣的致力于大電流輸出的電感性濾波器小型化的研究，并取得實(shí)效。本文將向大家宣告一種具有極高的電感/體積比 L/V的大電流輸出電感性濾波器NIF的問(wèn)世，它將使上述問(wèn)題得到滿意的解決。關(guān)于NIF比較詳細(xì)的情況，在以后的文章中我還要論述它。

　　六、一種具有極高的電感/體積比 L/V的大電流輸出電感性濾波器NIF

　　我們知道，傳統(tǒng)的電感性濾波器是一個(gè)儲(chǔ)能元件，它的體積將與它的輸出電流的平方成正比，即V=kI2，也就是說(shuō)，它的體積與它儲(chǔ)存的能量成正比。這與功率變壓器有著本質(zhì)的區(qū)別。比如說(shuō)，足以使100A功率芯片VTM的紋波系數(shù)低于0.1-0.05%的輸出電感性濾波器的體積將比VTM中的3.5MHz，100A功率變壓器的體積要大得多。

　　我們能不能企圖去改變電感性濾波器這類元器件本身的電學(xué)物理學(xué)特性，使它能夠很容易的達(dá)到電源系統(tǒng)對(duì)它的體積的限制呢？

　　我們經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，開(kāi)發(fā)出一種新型的大電流輸出電感性濾波器NIF。它不同的有區(qū)別的特征是：NIF不是一個(gè)儲(chǔ)能元件，這是最主要最本質(zhì)的改變。因而，它的體積不是與輸出電流的平方成正比，而只是與輸出電流成正比，即V=kI。這也就是說(shuō)，在電感量L和額定輸出電流I都相同的條件下，NIF與傳統(tǒng)的輸出電感性濾波器的體積之比是和輸出電流成反比。即：

　?。╒n/V）= h（1/I）﹤﹤1

　　其中：Vn、V、h、I 分別為 NIF體積，傳統(tǒng)輸出電感濾波器的體積，比例系數(shù)，輸出電流。兩者的電感量，工作頻率，額定輸出電流都相同。

　　這就是說(shuō)， 與傳統(tǒng)的輸出電感性濾波器相比， NIF的體積將大為縮小了。而且電流越大，縮小得也越多。

　　NIF的體積與工作頻率成反比，與電感量L和輸出電流I成正比，因而具有極高的電感/體積比 L/V。這種優(yōu)質(zhì)的特性是歸功于一種新穎的思路和獨(dú)特設(shè)計(jì)方法，比如說(shuō)，一個(gè)適合于3.5MHz工作頻率， 輸出電流100A的NIF， 它的電感足以使100A VTM功率芯片的輸出紋波系數(shù)小于0.1%—0.05%，但它的體積只相當(dāng)于這個(gè)功率芯片VTM中的功率變壓器的體積。如果我們把它集成在VTM內(nèi)，因?yàn)樗浅５男?，不至于太多的降低功率芯片的功率密度?/p>

　　NIF的極高的電感/體積比 L/V，使電源的各個(gè)組成部分得到了平衡的發(fā)展，將使高功率密度高頻DC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊，或者功率芯片，在所有的負(fù)載情況下，都能達(dá)到很低的紋波系數(shù)。從而使數(shù)十年來(lái)開(kāi)關(guān)電源不斷努力追求的兩個(gè)基本目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

　　還需要著重提及的是，由于NIF不是一個(gè)儲(chǔ)能元件，因此它不是提高響應(yīng)速度的限制性因素，這也是NIF無(wú)與倫比的優(yōu)越性之一。

　　七、關(guān)于響應(yīng)速度

　　最后，有必要對(duì)電源的紋波系數(shù)指標(biāo)和響應(yīng)速度的關(guān)系加以分析，我們知道，一個(gè)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)和靜態(tài)指標(biāo)之間是有矛盾的。比如說(shuō)，一個(gè)理想的感應(yīng)分壓器（變壓器）或者電阻分壓器，它們的響應(yīng)速度是極快極快的。但是，它們的諧波抑制能力等于零。同樣的，功率芯片VTM中的變壓器，接近于理想變壓器，因此有很快的響應(yīng)速度，但是，它們的紋波抑制能力則是不強(qiáng)的。至于是主要滿足靜態(tài)指標(biāo)還是動(dòng)態(tài)指標(biāo)，這要根據(jù)使用者的需要來(lái)綜合考慮確定。比如說(shuō)，先根據(jù)要求設(shè)計(jì)濾波器以達(dá)到100A輸出時(shí)紋波系數(shù)小于0.05%，這時(shí)響應(yīng)速度可能不夠，我們則可采用合適的閉環(huán)控制，如果控制系統(tǒng)具有足夠的開(kāi)環(huán)增益與合理的開(kāi)環(huán)頻率特性函數(shù)，一般來(lái)說(shuō)也可以達(dá)到預(yù)定的閉環(huán)響應(yīng)速度。

　　八、對(duì)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的展望

　　在高頻化方面：頻率的提高肯定是有極限的?；镜碾娐防碚摳嬖V我們：一個(gè)周期的時(shí)間應(yīng)當(dāng)比一個(gè)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)得多，否則過(guò)渡過(guò)程的處理就會(huì)越來(lái)越困難，而一個(gè)開(kāi)關(guān)能量的釋放，電路中的儲(chǔ)能元件能量（或電荷）的轉(zhuǎn)移都是需要時(shí)間的，能量越大需要的時(shí)間就越長(zhǎng)。另外還存在著高頻工作受寄生參數(shù)的影響越來(lái)越大、控制電路越來(lái)越復(fù)雜等更多的難題。能量是不能突變的，我們無(wú)法‘制造永動(dòng)機(jī)’。

　　在小型化方面：以功率密度為120-180W/in3的軟開(kāi)關(guān)高頻DC/DC模塊仍然是當(dāng)今世界模塊電源最佳的主流產(chǎn)品。新出現(xiàn)的分比式功率架構(gòu)中的功率芯片，其功率密度甚至達(dá)到了1000W/in3，3.5MHz。它的工作頻率再一次的提高比從20KHz提高到數(shù)百KHz要困難得多。這似乎在說(shuō)明，在現(xiàn)在微電子技術(shù)的條件下，或者已經(jīng)接近到頻率使用的極限。如果超出了這個(gè)范圍，電源制造的難度將顯著加大，是否合理可能發(fā)生問(wèn)題。另外，由于直流電源系統(tǒng)內(nèi)部各部分技術(shù)的發(fā)展存在不均衡性，其中發(fā)展最快的是整流器技術(shù)，而配電技術(shù)則相對(duì)發(fā)展緩慢。以通信電源系統(tǒng)為例，一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動(dòng)了通信直流電源整機(jī)的功率密度不斷提高，但由于配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，這也一定程度制約了整機(jī)系統(tǒng)的功率密度的提高比率。

　　在元器件、控制技術(shù)和制造工藝、集成技術(shù)等等其它方面：在現(xiàn)在電子技術(shù)的條件下，除了還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)特性，如常溫超導(dǎo)等物質(zhì)特性外，我們已經(jīng)成功的解決了很多的問(wèn)題：如功率半導(dǎo)體器件、高頻磁元件的材料、功率變壓器、新型電容電感、諧振技術(shù)與軟開(kāi)關(guān)、同步整流技術(shù)、分布電源結(jié)構(gòu)、PFC變換器、全數(shù)字化控制、電磁兼容性、設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù)、控制系統(tǒng)的集成化等等。

　　據(jù)此，有的學(xué)者認(rèn)為：按照“創(chuàng)造性解決問(wèn)題的理論”，這個(gè)描述技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律的理論，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，目前直流電源的核心技術(shù)--開(kāi)關(guān)電源技術(shù)基本上開(kāi)始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高，……未來(lái)幾年甚至十幾年內(nèi)，直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，直流電源產(chǎn)品就會(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就象開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來(lái)了革命性的變化。

　　我認(rèn)為，這個(gè)推斷大致是正確的。但是，在這種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)之前，我們還能夠作些什么呢？

　　現(xiàn)在電源制造的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格是五花八門的，這是技術(shù)落后時(shí)代的產(chǎn)物，不利于技術(shù)的進(jìn)步，也不利于用戶的使用。在電源技術(shù)步入成熟的今天，我們應(yīng)當(dāng)力求使電源的制造標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一于一種先進(jìn)的模式。

　　我十分欣賞和贊成分比式功率架構(gòu)這種靈活的電源組成結(jié)構(gòu)，根據(jù)這種芯片化的思想，我們可以按照組成電源的各個(gè)功能部件，全部制成相應(yīng)的功能（功率）芯片，這樣一來(lái)，我們就可以根據(jù)需要，基本上不用任何的外接元器件，通過(guò)串并聯(lián)、反饋即可組成任何輸出電壓、電流和功率、各種規(guī)格與指標(biāo)的電源。

　　這些功能（功率）芯片是組成電源最基本的單元，它們應(yīng)該有最優(yōu)秀的品質(zhì)，不用任何的外接元器件。芯片的制造標(biāo)準(zhǔn)化，并有各種規(guī)格。

　　這也許是我們這個(gè)發(fā)展階段最好的選擇。

　　上面的文章僅僅是提出了問(wèn)題，在以后的文章中，本人將對(duì)必須涉及的，更多的具體問(wèn)題，全面詳細(xì)的展開(kāi)討論與評(píng)估，并力圖提出解決這些問(wèn)題的思想和方法。同時(shí)也歡迎電源業(yè)界的同行們，參與我們的討論和評(píng)議。