高压开关设备的技术发展分析

第一节　我国高压开关设备的技术发展

一、我国高压开关设备的技术整体发展状况

近期以来，交、直流特高压项目陆续开工，“市场倒逼技术”的紧迫形势，进一步催生高压开关行业诸多新技术。高压交流隔离开关设备的研制明显加速，并实现从超高压向特高压的跨越。行业发展总体形势趋好，但进一步提高研发能力，降低产品成本，仍值得业界重点关注。

1、起点高连创两项第一

我国超高压、特高压交流隔离开关设备的研制路线，堪称为自主创新发展输变电设备、大力提升产品档次水平的缩影。

最新行业统计资料表明，截止2006年底，国产550千伏隔离开关已先后装备了300多个500千伏变电站。自20世纪60年代及70年代末国产363千伏、550千伏超高压隔离开关问世，历经40年创新发展，如今已成功跨入特高压时期，正向世界电力科技高峰迈进。

第一条330千伏输电线路全部采用国产设备。为解决刘家峡大型水电站电力送出问题，西安高压开关厂和沈阳高压开关厂承担了我国第一条330千伏输电线路开关设备的研制任务，首次成功推出国产GW7-330/1500型三柱式隔离开关。该等级输电线路虽是首次建设，但却全部使用国产设备并获得成功。

与此同时，为适应刘家峡水电站对设备体积小、占地面积省的特殊需要，还首创了ZH1-330型敞开式组合电器，从而使电站布局紧凑、节省造价。值得一提的是，这种结构形式在世界上是绝无仅有的，已成为独具中国特色的新品种。

第一代国产550千伏隔离开关突破国外技术垄断。长期以来，我国高压开关设备的生产只能依赖进口，而第一代国产550千伏隔离开关的研制打破了国外技术垄断，取得技术新突破。

数据表明，在我国兴建的第一条500千伏输电线路--锦辽试验线段中，沈高成功研制GW6-550型剪刀式隔离开关和JW2-550型接地开关，西开成功研制GW7-550型三柱式隔离开关。这批产品数量虽然很少，仅20余组，但却具有重要意义，开创了我国自主设计独立制造550千伏隔离开关设备的先河。

该产品的研制立足自主创新，攻克了铝合金导体设计制造、绝缘试验、无线电干扰试验及开合小电容电流试验等诸多技术难题，为行业今后发展积累了宝贵经验。

2、进展快“三高”企业独具技术优势

三峡工程和西电东送等超高压直流输电工程的建设，有力地促进了输变电设备的开发研制，并已开创良好局面。为进一步提高市场竞争力，行业骨干企业进一步加速产品升级换代，不断推出新成果。

平高在巩固GW16/17-550型市场占有率的基础上，开发完成了具有自主知识产权的GW27-550型隔离开关和JW8-550型接地开关，同时参照国外先进结构，开发出GW28-550、GW29-550型新产品。

沈高将GW6-550型产品改进为GW6A-550型，保留双导电闸刀和触头钳夹范围大的特点，进一步优化机械传动系统，提高了可靠性和防腐性能；将GW12-550型改进为GW12A-550型，GW6A、GW12A产品均具有自主知识产权。

一个时期以来，沈高、西开、平高3个厂家致力于新产品的研制开发和改进，并较好满足了市场需求。与此同时，长沙高压开关有限公司加大自主创新，2002年成功完成GW16A-550、GW17A-550型隔离开关及JW5A-550、JW6A-550型接地开关的研制，2003年又研制成功GW35-363、550型及GW36-363、550型隔离开关，步入具有技术优势超高压隔离开关制造商的行列。

二、我国高压开关设备新材料的应用

目前高压开关柜主绝缘材质为：SMC材料，DMC材料（BMC材料），即片状模塑料，团状模塑料。它们具有较高的物理，机械和介电性能，尤其是具有吸水少、优良的阻燃性、灭弧性和耐漏电性能。

SMC材料在高压开关柜的只要应用：模塑板材，要求机械强度较高的产品，表面积较大而几何形状和结构不复杂的薄壁、大中型制品，如SMC开关柜隔板、SMC灭弧筒。

DMC材料在高压开关柜的只要应用：模塑厚壁、结构复杂的中小型制品，如绝缘子、灭弧片、接触器、母线绝缘框、穿墙套等，应采用DMC材料。

SMC/BMC材料在高压开关柜的应用中，应该避免在同一制品上，SMC和DMC不能混合使用。如果在采用SMC模塑的板材中掺加了DMC，会使制品机械强度下降，变形严重，影响主机开关柜的质量。应当注意，合格的SMC/BMC模压绝缘制品件的表面平整光亮，无麻孔、裂纹、缺料等缺陷，手感好、外观漂亮，电性能优良。

三、我国开关设备在特高压、高压及超高压产品方面技术的发展

经过多年发展，高压开关行业经济效益全面提升，技术更新换代步伐明显加快。近年来，西北750千伏输电工程的开工，拉开了特高压输变电工程建设的序幕，也催生了我国特高压隔离开关新技术。

750千伏工程是目前我国电压等级最高的运营输电线路，也是世界上海拔最高的输电工程。西开产品首先装配其中，并填补国内空白。他们与美国SSL公司合作生产的GW45-800型隔离开关于2005年9月在我国首条750千伏青海官亭至甘肃兰州东输电示范工程正式投入运行。平高自主研制的GW27-800型隔离开关和JW8-800型接地开关，沈高推出的GW12A-800型隔离开关及JW4-800型接地开关，也于2006年9月先后通过技术鉴定。

大规模超高压、特高压输电线路的建设，给输变电设备行业提供了极好的发展机遇。行业统计资料表明，自1990～2006年，累计生产550千伏隔离开关和接地开关5243组，363千伏隔离开关和接地开关1954组，均在市场有良好表现。

可以肯定的是，晋东南-南阳-荆门百万伏交流输电示范工程的开工，给有技术储备的厂家提供了难得的市场机会。

颇具市场眼光的西开等4家开关制造商，抓紧机遇均在最短的时间，利用研制800千伏产品的成功经验，独立自主开发出1000千伏特高压隔离开关新产品，凸显出企业雄厚的技术实力。

西开自主开发的GW□-1100型三柱水平开启闸刀翻转式隔离开关，可两侧附装折叠式接地开关顺利通过技术鉴定。

平高自主研制的GW27-1100型三柱水平开启闸刀翻转式隔离开关，可两侧附装立开式接地开关，已通过短时耐受电流、峰值耐受电流和开合母线转换电流、电容电感小电流等关键项目试验。

沈高自主研发的GW12A-1100型双柱折叠立开式隔离开关、可两侧附装折叠式接地开关，以及长高1000kV特高压接地开关都已通过型式试验。

这些成果已成为国家电网公司特高压交流试验基地带电试验的首选产品。

据有关资料记载，目前，国产超高压隔离开关已有六千多组在全国电力系统中运行，最长时间已达20年，800千伏特高压隔离开关已安全运行近两年，总体情况良好。

未来几年，电网建设的大力发展，给高压开关行业开辟了广阔的市场，提供了乐观发展的理由。同时，超高压直流输电工程的建设，将带动和促进特高压直流输电技术研究，开辟一个新的技术领域和新的市场。

在行业发展非常有利的环境下，也应看到压力和挑战接踵而至。目前影响行业发展的主要问题之一是产品水平与跨国公司尚存一定的差距，表现在外观、可靠性、稳定性、耐用性、防腐性和免维护，以及关键原材料的品质等方面。

未来一个时期，加大技术创新，提升产品水平仍是行业工作的重点，同时着重做好三项工作：

一是瞄准国际前沿技术，以市场需求为导向，依托国家重点工程，充分利用骨干企业较好的资源、资金条件，不断提升自主创新能力，向更高的目标迈进。

二是广泛应用新设备、新技术、新工艺，坚持工艺出精品，精品出效益的工作方针，将断路器的设计和质量管理理念应用到隔离开关产品的研制中。

三是推广应用数字化制造技术，进一步提高研发能力，降低产品成本，增强产品的市场竞争力。

四、我国开关设备在中压产品及智能化技术上的发展

1、高压开关设备智能化中的新技术

1）现代传感技术

以往电力系统中作为测量和保护用的互感器普遍使用电磁式的，随着现代电力系统电压的升高和容量的增长，某些复杂的继电保护装置不仅能反映短路电流的大小，还能反映相位和波形，甚至反映电流的突变率，因而使用传统的电磁式互感器已不能满足目前高压开关设备多功能的需要，这就对现代传感器技术提出了更严格的要求。随着现代光纤技术的发展，基于法拉第旋光效应的光电互感器和光电传感器（oct）相继出现。初级线圈环绕在套于高压母线的环型磁芯上，螺线管与初级线圈产生的磁场方向平行，法拉第传感器沿着螺线管轴线方向安装于螺线管内，一个法拉第螺线管可同时连接多个带有磁芯的线圈，该螺线管具有磁场屏蔽功能。初级线圈产生的电流用来形成螺线管中的磁场，而螺线管中安装的法拉第元件作为传感器将该电信号转换成光信号。该类型oct产品应用于275kv变电站的故障定位监测系统中，被测电流高达50ka，可在－20～＋80℃的温度范围内使用，精度为1．5％，可满足故障定位系统要求。

目前已投入使用的光学电流互感器由于测量范围宽、绝缘简单可靠、无磁饱和、无二次开路危险、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、安装运输方便、易于同微机保护接口等优点，已在高压开关设备中得到应用。

2）微机处理技术

微机处理技术的发展是实现智能化控制的前提，它是集测量、运算、决策、控制、保护及遥控于一体的综合化智能体系，可以安装于高压开关设备内部，直接面向一次设备或设备组合，能完成各自对象的继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等功能；微机处理技术还可作为计算机分层网络的终端，具有多种可选的通用网络接口，便于事故分析和状态监视；形成微机防误操作和安全保障系统，适应变电站自动化的需要。例如，对于智能化柜来说，首先通过数据采集系统获得监测信息，然后利用微机处理技术对获得的信息进行处理、判断与决策，其处理机构可分为前置处理单元和后置管理单元两部分：前置处理单元由数据采集系统的模拟量转换为数字量，然后进行算术和逻辑运算，并与给定的报警、跳闸、操作等条件进行比较，当满足动作条件时执行动作任务；后置管理单元则完成对数据的打印管理、事故记录等。微机处理装置必须预留通信接口，以使软件系统与已在线运行的其他软件环境能方便地连接。

3）状态监测和故障诊断技术

电气设备的在线监测和故障诊断是其智能化的基本手段，起源于20世纪70年代。经过多年的发展，现代高压开关设备的监测功能正日趋完善，例如：对电压、电流、功率和功率因数、有功和无功电能、电网频率以及断路器合／分工作状态等的检测功能；对过电流、短路、不平衡运行、电机启动、接地、过电压、欠电压等的保护功能；对就地断路器和远方断路器的操作控制功能等。这些功能依靠先进的显示、通信手段将各单元联系起来，实现变电站的集中微机监控。

高压开关设备在线监测与故障诊断系统的组成由信号变送系统、数据采集系统以及处理和诊断系统构成。高压开关设备常见的监测内容可归纳为绝缘性能监测、机械性能监测和电气性能监测三部分，具体包括：通过检测开断电流和燃弧时间这两个影响触头磨损量的主要参数来判断触头的电寿命，通过检测关键部件的机械振动、合／分闸线圈电流和电压的波形变化、控制回路通断状态以及操动机构储能完成状况等信号来判断断路器的机械故障，近年来发展起来的采用uhf电磁波来监测绝缘状态，应用感温元件或红外线技术来监控载流导体及接触部位温度等。这些监测与诊断技术的实际应用可实现高压开关设备的状态检修及智能化控制。

2、智能化高压开关设备

现代传感技术、微机处理技术、状态监测和故障诊断技术在高压开关设备领域得到了广泛应用，出现了各具特色的智能型高压开关设备。

1）气体绝缘全封闭组合电器（gis）

g．schett将gis从传统技术、现代技术发展到智能技术的三个阶段。在传统的gis二次回路中主要采用了电磁式电器技术，各种电器功能单一，为完成复杂的功能需要大量各种不同类型的电器，同时为连接这些电器而使用了上千条硬导线，在gis旁边专门建造了控制室以便安置其庞大的控制柜，gis壳体上的柜体仅作母线室用。

在具有现代技术的gis中，数字继电器取代了传统的继电器，加上自监视程序的采用，其可靠性得到了提高。gis的二次回路不断改进，在间隔之间以及间隔与变电站控制计算机之间的通信联络使用了串行光纤技术，使器件数大大减少；为完成控制、保护和测量等功能所需的设备安装在gis壳体上的控制柜中，不再专为二次回路建造控制室；使用光纤通信总线简化了设备之间的联接，并解决了电磁干扰问题；控制柜内电子器件的自动控制和自监视功能提高了gis的自动化程度。

在具有智能化技术的gis中，所有一次回路与二次回路之间的连接均通过串行光纤总线接到控制箱中，完全淘汰了传统的硬导线连接方式。每个一次装置（互感器）配备了称为pisa（传感器和执行器处理接口）的电子接口，其主要任务有：作a／d变换、测量信号的预处理、通过总线以及经过串接总线执行控制和保护命令。由于采用了pisa技术，使脱扣、连锁、电压、电流等信号的传递时间大大减小，并能迅速作出控制或保护等操作的判断，使保护和监控更为及时、可靠。

2）智能熔断器

美国通用公司研制出的额定电压为5．5～26kv、额定电流为65～175a的高压限流熔断器，不但尺寸小、额定电流大、分断能力强，还能够智能控制熔断器的时间－电流特性。熔体的中部有一个过电流传感器（o.c），数个化学炸药包沿着熔体长度方向布置。在正常工作情况下，触发电路由空气间隙a1隔离。当主熔体在某种情况下任意一处熔断时，断开处的电弧电压使间隙a1击穿，引起电流流过触发电路，从而在低过载电流下点燃化学炸药包，在熔体上产生多个串联电弧来开断电流。在大电流情况下，其开断与一般限流熔断器相似。

智能化熔断器的保护系统由多个智能化熔断器和一个保护控制中心（pcc）组成。以往的熔断器电弧是靠低熔点的“m”效应和特殊的熔体狭颈设计来实现的，因而其时间－电流特性是固定不变的，而智能化的熔断器沿熔体长度方向多处布置有化学炸药包，并设有智能检测单元对线路供电状况进行检测和判定，再通过触发化学炸药包按要求动作，从而实现熔断器时间－电流特性的智能控制。

3）高压断路器及高压开关柜

日本富士公司在原来的真空断路器上添加了过电流继电器、检测用电流互感器以及各种传感器，使断路器具备了自诊断功能及传输功能，构成了集监视、通信、控制和保护为一体的智能单元，从而强化了断路器的功能，提高了可靠性。

在电器元件智能化的同时，高压开关柜也不断向智能化方向推进，目前在国际上处于领先地位的高压开关柜产品均具有：脱扣回路断线监测、动作时间检测、接触部件检测、弹簧的储能时间检测、温度／湿度检测和柜门的监视等功能，综合这些功能就构成了智能化高压开关柜。

abb公司近期推出的高压开关柜智能化集中控制／保护单元，将控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来，使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能。集中控制／保护单元具有限流、过电压和欠电压、过热以及接地故障等多种保护功能，并能根据需要任意组合。集中控制／保护单元还具有智能诊断能力，能对其所监测到的数据进行分析和处理、进行故障预测、判断开关的剩余使用寿命和计算出维修期限。

第二节 国外高压开关技术的新发展

一、世界法、德、日、美等主要高压开关企业技术发展动向

1、12kV/40.5kV真空开关已成主流，高可靠、智能化、小型化是发展方向

作为支线电网和用户端的主要控制设备，12kV/40.5kV系列高压开关及C-GIS组合电器依然具有巨大的市场需求，其中以符合环保要求的智能化、小型化真空高压开关设备为主。真空高压开关设备将逐渐取代SF6高压开关设备，这种趋势在12kV系列已经十分明显，2005年12kV各类高压开关设备中真空高压开关设备市场份额达到95.76%，40.5kV真空高压开关设备市场份额也达到62.24%。

从世界范围来看，中高压真空断路器已占65％以上份额，特别是在美国、日本、德国真空断路器占有绝对优势，例如日本真空开关已占90％以上，各国真空开关亦以占到95％以上。因此，就开关类型而言，真空断路器在中高压市场占据主要的地位。

综合看，真空高压开关设备高可靠、长寿命、大容量、智能化、小型化将成为未来发展的主要趋势。

2、各国高压卡关设备技术

美国是世界上输配电设备工业最发达的国家之一，技术力量雄厚，不少新产品都始于美国，伊顿卡特拉－汉莫（EATONCutle-Hammer）、西屋、GE等企业是世界排名居前的输配电设备企业，美国国内开关设备销售额超过80亿元。日本的输配电设备工业已有100年的历史，原产品集中在低压电器方面，是低压电器设备制造技术的主要输出国，现阶段在126kV及以上电压等级的组合电器，特别是真空灭弧室与真空断路器的研究与生产上已处于国际领先地位，主要出口东南亚、中东、中南美和非洲。东芝、日立、三菱、明电舍、富士为日本享誉世界的输配电设备生产企业。德国输配电设备工业发展迅速，产品60%用于出口，目前行业发达程度仅次于美国和日本，居世界第三位。西门子和CalorEmag是德国著名的输配电设备生产商。而发展中国家高压开关制造业并不发达，必须依靠主要工业国家的高压开关制造公司。为了占领发展中国家的电力大市场，一些知名高压开关制造公司已在发展中国家建立合资或独资企业，异地生产，以便更好地服务于当地电力市场。

二、国外高压开关技术的新发展

研究ABB、Siemens、日立、东芝等公司的产品，可以了解到世界高压开关产品的发展水平及动向。这些代表国外先进水平的产品，具有以下特点。

1、产品更新换代快

产品一般5年内更换50%～60%。如ABB公司、Siemens公司过去5年的新产品都占其产品总数的50%～60%。

2、加大研究费用的投入

据英国贸易与工业部（DTI）发布的第8年度研究与开发（R&D）投资报告，1997年世界上300家最大企业的R&D投资额达2180亿美元。其中Siemens公司投资额45.9亿美元，占销售额7.6%；日立公司投资额39.2亿美元，占销售额5.9%；ABB公司投资额26.9亿美元，占销售额8.5%。

3、建立强大的试验研究基地

高压强电流试验对高压开关的开发至关重要，所以各公司都在加强扩大强电流试验基地。以ABB公司为例，为了研究21世纪的电力技术，该公司在过去几年中扩建瑞典路德维卡强电流试验站，并使之现代化。扩建后的试验站短路容量达到7500MVA，可产生高至1600kV的任何电压，短路电流达到80kV。试验站配置有很新的测试、控制和监视技术以及最现代化的测量数据处理设备。

第三节　高压开关设备电力行业标准

一、高压开关设备电力行业标准内容

根据国家标准已能包含电力行业全部要求就不再制定电力行业标准的原则，现有电力行业高压开关设备已制定的标准有：

1、DIJT844—200312kV《少维护户外配电开关设备通用技术条件》；

2、DL/T537-2002《高压／低压预装箱式变电站选用导则》；

3、DL/T813-2002《12kV高压交流自动重合器技术条件》；

4、DL/T791-2001《户内交流充气式开关柜选用导则》；

5、DL/T403-2000《12-40.5kV高压真空断路器订货技术条件》；

6、DL/T486-2000《交流高压隔离开关和接地开关订货技术条件》；

7、DL/T402-1999《交流高压断路器订货技术条件》；

8、DL/T687-1999《微机型防止电气误操作装置通用技术条件》；

9、DL/T690-1999《交流高压断路器合成试验技术条件》；

10、DL/T404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》；

11、DL/T615-1997《交流高压断路器参数选用导则》；

12、DL/T640-1997《户外交流高压跌落式熔断器及熔断件订货技术条件》；

13、DL/T405-1996《进口252(245)-550kV交流高压断路器和隔离开关技术规范》；

14、DL/T593-1996《高压开关设备的共用订货技术导则》；

15、DL/T594-1996《环氧玻璃布硬质层高压间隔板》；

16、DIJT579-1995《开关设备接线座订货技术条件》；

17、DL/T538-1993《高压带电显示装置技术条件》；

18、DL/T539-1993《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》；

19、DL/T472-1992《可控气吹开断器订货技术条件》；

20、DL/T406-1991《交流自动分段器订货技术条件》；

21、DL/T427-1991《户内型发电机断路器订货技术条件》。

上述标准中，有些有国家标准，但国家标准不能包含用户的全部要求，如断路器、隔离开关、开关柜、箱式变电站、开关设备共用技术导则等；有些没有国家标准，如接线座、充气开关柜、防止误操作条件等；有些是在当时既无国家标准又无行业标准的情况下制定的，如发电机断路器、重合器、分段器等标准。

二、高压开关设备电力行业标准发展趋势

随着IEC高压开关设备标准发生的变化，国家标准又随之相应作了改变，但某些地方还不能完全反映我国电力用户的要求，所以，电力行业标准的制定、修订显得更为重要，多年来世界各大电气公司从了解电力行业高压开关设备标准入手，促进了高压开关技术的进步，也不断完善了IEC高压开关设备标准。

随着我国电力事业的大发展，高压开关设备电力行业标准也应相应发展并作出贡献，以紧跟国际标准的变化。高压开关设备电力行业标准的发展趋势是：以行业高新技术、先进适用技术、科研成果、引进国外技术为依据，增强标准的理论性、适用性、实时性、可操作性和灵活性；提升标准水平，淘汰落后产品，合理利用资源，满足市场需求，保证运行安全可靠。

第四节 今后开关电器的技术发展趋势

1、非隔离DC/DC技术迅速发展

近年来，非隔离DC/DC技术发展迅速。目前一套电子设备或电子系统由于负载不同，会要求电源系统提供多个电压挡级。如台式PC机就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四种电压以及待机的+5V电压，主机板上则需要2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC中不可能给出这样多的电压输出，而大多数低压供电电流都很大，因此开发了很多非隔离的DC/DC，它们基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率开关元件，称DC/DC转换器。另一类不含功率开关，需要外接功率MOSFET，称DC/DC控制器。按照电路功能划分，有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST，还有能升降压的BUCK-BOOST或SEPIC等，以及正压转成负压的INVERTOR等。其中品种最多，发展最快的还是降压的STEP-DOWN。根据输出电流的大小，分为单相、两相及多相。控制方式上以PWM为主，少部分为PFM。

在非隔离的DC/DC转换技术中，TI公司的预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步BUCK，采用这种技术的DC/DC转换效率最高可以达到97%，其中TPS40071等是其代表产品。BOOST升压方式也出现了采用MOSFET代替二极管的同步BOOST的产品。在低压领域，增加效率的幅度很大，而且正在设法进一步消除MOSFET的体二极管的导通及反向恢复问题。

2、开关电源吹响数字化号角

目前在整个的电子模拟电路系统中，电视、音响设备、照片处理、通讯、网络等都逐步实现了数字化，而最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域了。近年来，数字电源的研究势头不减，成果也越来越多。在电源数字化方面走在前面的公司有TI和Microchip。TI公司既有DSP方面的优势，又兼并了PWMIC专业制造商UNITRODE公司，该公司已经用TMS320C28F10制成了通讯用的48V输出大功率电源模块，其中PFC和PWM部分完全为数字式控制。现在，TI公司已经研发出了多款数字式PWM控制芯片。目前主要是UCD7000系列、UCD8000系列和UCD9000系列，它们将成为下一代数字电源的探路者。它们总体上既包括硬件部分，还要做软件编程。硬件部分包括PWM的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动，同步整流的检测和处理等。

目前在电源领域里的竞争主要还是性能价格的竞争，所以数字电源还有很长的路要走，然而电源领域的数字化的号角已经吹响了。

3、初级PWM控制IC不断优化

有源箝位技术历经十余年经久不衰，自从2002年VICOR公司此项专利技术到期解禁之后，各家公司开发的新型有源箝位控制IC如雨后春笋般涌现，给用户提供了充分的选择。

控制早期有源箝位控制技术的TI，不仅保持了原有的UCC3580系列，又新开发了性能更优越的UCC2891-94，它采用电流型控制方式，综合了高边箝位、低边箝位两种控制方案，给出了全新的控制技巧。OnSemi先推出了低压(100V)有源箝位的NCP1560控制芯片，随后又推出了高压应用的控制芯片NCP1280，它既解决了LCDTV等离子TV电源的要求，现在又直指下一代无风扇的PC机电源。美国NS公司的5000系列中专门有一款LM5025的有源箝位控制IC，连名不见经传的Semtech公司也给出了有源箝位的控制芯片，型号是SC4910，可见其背后蕴藏着巨大的市场商机。直到最近TI公司又推出的有源箝位控制ICUCC2897，已经将有源箝位的PWM控制做到了完美无缺。而台商飞兆公司则给出了最廉价的有源箝位控制IC，即SD7558和SD7559。

在大功率领域，全桥移相ZVS软开关技术在解决开关电源的效率上功不可没。从TI公司的UC3875到UCC3895，再从Linear公司的LTC1922到LTC3722增加了自适应检测技术，使全桥移相技术达到了顶峰。然而，在同步整流技术普遍应用的今天，它却无法实现最佳的ZVS同步整流。因为全桥移相电路在本质上是属于非对称的，它无法实现完全的ZVS同步整流，由于其开启和关断过程总有一半是硬开关，因而效率比不上对称电路拓扑的ZVS方式的同步整流。最新的科技成果应该是INTERSIL公司推出的PWM对称全桥的ZVS控制IC-ISL6752。它既能控制初级侧的四个MOS开关为ZVS工作状态，又能准确地给出控制二次侧的同步整流为ZVS工作状态的驱动信号。采用这颗IC制作的400W的DC/DC再加上先进的功率MOSFET，转换效率可达到95%。

对于小功率的开关电源，则仍旧是反激变换器的PWM控制IC，但是它必须要能很好地解决二次侧的同步整流的控制方式。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高压AC/DC领域的佼佼者。若能再配上TI公司的反激变换器的同步整流控制IC-UCC27226，则能使它们成为几乎完美无瑕的高效率电源。低压DC/DC领域中的反激变换器控制IC中，Linear公司的LTC3806则是上乘之作。LTC3806不仅能控制好PWM，还给出准确的二次侧同步整流驱动信号，是低压小功率电源控制IC的杰作。

综上所述，开关电源设计时可以选择最佳控制方式和最佳电路拓扑。大功率应该是全桥ZVS加上二次侧ZVS同步整流，典型控制IC是ISL6752；中等功率到小功率应该是有源箝位正激变换ZVS软开关配上二次侧的预检测栅驱动技术的同步整流；而小功率应该是配好同步整流的反激变换。当然，这里没有绝对的界限，只是不同的条件下应该有相应的最佳选择。

4、同步整流技术实现高效

从上世纪90年代末期同步整流技术诞生以来，开关电源技术得到了极大的发展，采用IC控制技术的同步整流方案已经为研发工程师普遍接受，现在的同步整流技术都在努力实现ZVS、ZCS方式的同步整流。

从2002年美国银河公司发表了ZVS同步整流技术之后，现在已经得到了广泛应用。这种方式的同步整流系巧妙地将二次侧驱动同步整流的脉冲信号调为比一次侧的PWM脉冲信号的上升沿超前，下降沿滞后的方法实现了同步整流MOS的ZVS方式工作。最新问世的双输出式PWM控制IC几乎都在控制逻辑内增加了对二次侧实现ZVS同步整流的控制端子。例如：Linear公司的LTC3722、LTC3723，INTERSIL公司的ISL6752等。这些IC不仅努力解决好初级侧功率MOSFET的软开关，而且着力解决好二次侧的ZVS方式的同步整流，转换效率可达94%以上。

在非对称的开关电源电路拓扑中，特别是对于性能良好的正激电路或正激有源箝位电路，在二次侧的同步整流中，为了实现ZVS方式的同步整流，消除MOSFET体二极管的导通损耗和反向恢复时间带来的损耗，TI公司的专利技术"预检测栅驱动技术"在控制芯片中增加了大量的数字控制技术，正激电路同步整流的控制芯片UCC27228的诞生使正激电路的效率达到了前所未有的高效率。再配合好初级侧的有源箝位技术之后，使这种最新的电路模式既做到了初级侧的软开关ZVS方式工作，又解决了磁芯复位及能量回馈，减轻了功率MOSFET的电压应力，还做到了二次侧的ZVS最佳状态的同步整流，综合使用这两项技术的中小功率的DC/DC变换器，其效率都在94%以上，功率密度也都能达到200W/in以上。

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。