无电解电容开关电源的研究和开发+文献综述(3)
发光二极管（LED）照明驱动电源是一种将市电转变为稳定直流电压的开关电源。由于开关电源的输入功率是脉动的，而输出功率是平直的，因此需要一个滤波储能电容来平衡脉动的输入功率和恒定的输出功率。一般储能电容容量较大，通常选用电解电容，但是电解电容的寿命只有几千小时，远远短于LED的寿命（>50,000小时），这使得LED照明电源与LED的长寿命不匹配，而无电解电容开关电源的出现就能较好的解决这样的矛盾。
1.3无电解电容开关电源设计面临的挑战
开关电源的特点是输入功率是脉动的，而输出电压是直流（如图1.1所示），因此需要一个储能电容来平衡脉动的输入功率和恒定的输出功率。由于该滤波储能电容容量通常很大，所以一般选用电解电容。
图1.1 开关电源直流-直流（DC-DC）变换器主要波形图
无电解电容开关电源的研发有利于进一步扩大开关电源应用范围，尤其是规模不断扩大的发光二极管照明领域。作为发光二极管照明的驱动电源，除了要求高输入功率因数外，还必须要求有长寿命，以与发光二极管（LED）的长寿命相匹配。但是，电解电容的寿命通常只有几千小时，且温度每升高10°C，其寿命减少一半。因此，电解电容是影响电源使用寿命的重要因素。与此同时，电解电容体积较大，影响了电源功率密度的进一步提高。所以，在 发光二极管（LED）照明电源中，去掉电解电容有利于提高其使用寿命。
要使开关电源中不含电解电容，就要寻找一种替代电解电容的电路或方法。这需要从本质上分析滤波储能电容的作用，找到合适的电解电容替代电路或方法，从而提出解决电源平滑性的问题。与此同时，必须保证去除电解电容后的开关电源的各项性能满足在行业标准。
1.4本文的主要内容和研究意义
从以上分析可以看出，要进一步扩大开关电源应用范围，尤其是发光二极管照明领域。就需要去除电源中的电解电容。本文的研究目的是要分析开关电源中电解电容的功能和作用，在此基础上提出由高频功率开关管所组成的无损耗电阻来替代传统开关电源的直流-直流变换器，设计一种替代电解电容的电路，并且无需功率因数校正(PFC)。本文最后研制一台30W的无电解电容的非隔离式开关电源，并进行实验验证。
本文分为以下几部分：
第一章介绍开关电源的发展史、现状及发展趋势，介绍开关电源在LED照明领域应用前景，提出目前开关电源中的关键问题。
第二章介绍开关电源的概念和基本原理，分析电解电容在开关电源中的作用和功能。
第三章介绍无电解电容开关电源的基本设计思路，详细的分析了无电解电容的原理、结构和电路拓扑；
第四章详细分析无电解电容开关电源的主体——无损耗电阻的工作原理和基本结构；介绍了无电解电容开关电源主体——无损耗电阻的设计方法。
第五章分析如何利用电压-频率（V-F）变换器来对无损耗电阻进行控制，并详细阐述了压/频转换器的设计方法。
第吹冰章研制一台30W，220VAC输入、15V输出的原理样机，并进行实验研究，以验证所提出的无电解电容替代方案的有效性。
第七章是对全文工作进行总结，并提出进一步的研究工作。
2开关电源
2.1引言
广义的讲,能够提供电能的设备称为电源。这里所指的电源是把现有的电源转化成电子设备所需要的某种类型的电源的一种电子装置。这种装置通常包括电力电子器件组成的变换电路及其所需的相应的控制电路。电源的优劣直接影响到各类电子设备的性能。电源可分为三类: 直流电源、交流电源和特种电源[7]。