前几年正联电源有关开关电源的文章，在提到开关电源时总要列出一系列相对于耗能式稳压器所特有的缺点。但随着开关电源技术的迅速发展，这些缺点不断被融人的新技术、新器件所改进。

开关频率的提高

开关电源产品日趋要求小型、轻量、高效率、低辐射、低成本等特点，增大开关电源产品的功率密度，可以通过提高其工作频率来实现，但高频化产品会产生一系列工程问题，从而限制了开关频率的提升。开关电源产品在市场的应用主导下，日趋要求小型、轻量、高效率、低辐射、低成本等特点满足各种电子终端设备，为了满足现在电子终端设备的便携式，必须使开关电源体积小、重量轻的特点，因此，提高开关电源的工作频率，成为设计者越来越关注的问题。

    直到20世纪80年代，开关电源的工作频率大都未超过40kHz，一般为15—25kHz。提高开关电源频率，首先遇到的难题是受到开关管开关速度的限制。用双极型开关管的开关电源，其PN结在正向导通时，载流子不断向对方区域扩散，使对方区域载流子有相当数量的存储。当加入反向电压时，开关管存储的电荷在继续扩散的同时，空穴与电子复合，在存储电荷消失之前开关管不会截止。存储时间结束，靠近PN结附近的多余载流子中有少数已消失，开关管电流开始减小。当开关管截止时，发射结和集电结均为反向偏置，三极管基区无自由电子，集电极电流为零。如果使发射结正偏电压达到0.7V以上时，正偏电压首先给发射结电容充电，逐渐抵消PN结内电场，才开始向基区发射电子。因此，整个过程使三极管导通有一延迟时间，电子发射到基区以后，在基区路程长度内，一面向集电区扩散，一面与空穴复合而消失。此过程中，在基区存储一定数量的电子，最后达到对应所需集电极电流的密度，才使开关管导通。该过程占用的时间称为脉冲上升时间。另外，双极型三极管还有脉冲下降时间。由此可见，双极型三极管构成的开关并非理想，上升时间、存储效应都形成开关损耗。工作频率越高，上升时间和存储时间与其周期相比越接近，损耗也就越大，甚至来不及在下一个周期到来之前关断，造成连续导通而损坏开关管。尽管目前开关管制造工艺使基区做得较薄，降低了此类损耗，但双极型三极管开关频率仍难以突破40kH。。

    目前，此问题由于肖特基二极管、场效应开关管的开发而得到解决。肖特基二极管利用金属与半导体接触的能量势垒形成整流效应，其正向特性优于PN结二极管。它具有较小的正向压降，即使用于最大整流电流时，正向压降也仅在o.3一o.5V以内。而普通二极管均在0.7—1V之间。此外，肖特基二极管通过多数载流子导电，无存储效应，其反向恢复时间比普通二极管快两个数量级，比快恢复二极管还快一个数量级。

    场效应开关管则为电压控制器件，不含有少数载流子，也就不会有少数载流子形成的存储时间，其关断时间可小到几十ns，比双极型三极管小10倍以上。目前采用肖特基二极管作脉冲整流，场效应管作开关器件的一般民用开关电源，其工作频率均在200kHz以匕。而美国的军用电源模块，已使开关频率达到4MHz以上。开关频率的提高，首先使开关电源的体积和质量大幅减小。工作频率为4.4MHz的模块化开关电源，输出功率160W，体积只有1lem~5emXlcm，质量不足150g。此外，开关频率的提高还为纹波输出的降低提供了有利条件，高频率纹波可以通过更简单的滤波器获得较小的纹波。

开关频率的提高，EMI设计、PCB布局难度增大 假设上述的功率器件损耗解决了，真正做到高频还需要解决一系列工程问题，因为在高频下，电感已经不是我们熟悉的电感，电容也不是我们已知的电容了，所有的寄生参数都会产生相应的寄生效应，严重影响电源的性能，如变压器原副边的寄生电容、变压器漏感，PCB布线间的寄生电感和寄生电容，会造成一系列电压电流波形振荡和EMI问题，同时对开关管的电压应力也是一个考验。 要提高开关电源产品的功率密度，首先考虑的是提高其开关频率，能有效减小变压器、滤波电感、电容的体积，但面临的是由开关频率引起的损耗，而导致温升散热设计难，频率的提高也会导致驱动、EMI等一系列工程问题。