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壹、先進 3C 產品電源轉換系統之研究

1.1 前言

所謂 3C 是指電腦(Computer,C1)、通訊(Communication,C2)、與消費性 電子(Consumer Electronics,C3),其產品包括電腦、影印機、印表機、傳真機、

光碟機、掃描機、投影機、手機、個人數位助理(Personal Digital Assistant, PDA)、

顯 示 器 、 數 位 相 機 、 發 光 二 極 體 電 源 (LED Power) 、 不 斷 電 電 源 系 統 (Uninterruptible Power System)、數位電視(Digital TV)、換流器(Inverter)、電子 字典、遊樂器…等等,整合型多功能的 3C 產品是未來的發展趨勢。3C 產品大 致上可分為可攜式與固定式兩種,其個別的性能考量雖有所不同,但其產品目標 均朝向輕薄、短小、和耐用的方向發展。因此,體積小與功率密度高的電源供應 器是重要的關鍵技術之一。高品質的電源供應器,有賴電力電子技術的提昇與精 進,使電源供應器達到高效率、高功率密度、高穩壓率、高功因、低諧波、低雜 訊干擾及待機時電源低功率消耗之目標。

3C 產品對於電源供應器的特性要求雖所有差異,但是對於電源供應器之設 計,以技術層面來分類可歸納為下列之技術發展目標:

1. 高效率( High Efficiency)。

2. 高功因 (High Power Factor)。

3. 高功率密度(High Power Density)。

4. 模組並聯輸出 ( Redundant Power)。

5. 電壓調整模組( Voltage Regulator Module, VRM )。

6. 低壓大電流之轉換器( Low-Voltage High-Current Power Converter)。

7. 高壓小電流之轉換器( High-Voltage Low-Current Power Converter)。

8. 高電壓增益之轉換器( High Voltage Gain Power Converter)。

9. 高功率轉換器( High Power Converter)。

10. 快速穩壓控制器( Fast Response Controller)。

11. 脈衝式負載之電源供應器(Power Supply for Pulse Load)。

12. 處理器為基礎之電源轉換器( Micro-controller Based Converter)。

13. 處理器為基礎之換流器( Micro-controller Based Inverter)。

14. 具通訊功能之電源供應器( Power Converter with Communication Capability)

15. 功率模組(Power Module)。

16. 充電技術 (Charger Techniques)。

17. 電源管理 (Power Management)。

18. 電源供應器之熱處理 (Thermal problem)。

19. 電磁相容(含佈線)(EMI/EMC)。

20. 散熱處理( Thermal Problem)

1.2 擬推動之研究主題及內容

有關 3C 產品與系統其電源轉換器之研究,可規劃為下列研究主題:

主題一:電腦、通訊與消費性電子類共通性主題

(1) 功率因數校正技術(Power Factor Correction Techniques)。

(2) 濾波器設計技術(Filter Design Techniques)。

(3) 零電壓切換技術(Zero-Voltage Switching Techniques, ZVS)。

(4) 零電流切換技術(Zero-Current Switching Techniques, ZCS)。

(5) 轉 換 器 分 析 與 模 擬 技 術 (Analysis and Simulation Techniques for Power Converter)。

(6) 空載低損耗電源供應器技術(Power Supply with Green Mode)。

(7) 電源轉換器之電磁相容(EMI/EMC Techniques for Power Converter)。

(8) 電源轉換器之平面型被動元件設計(Planar Components Design and Implementation for Power Converter)。

主題二:電腦與通訊類主題

(1) 電壓調整模組技術 (Techniques for Voltage Regulator Modules)。

(2) 模 組 化 直 流 / 直 流 轉 換 器 並 聯 技 術 (Redundant DC/DC Power Converter)。

(3) 分散式電源系統 (Distributed Power System)。

(4) 直 流 / 直 流 轉 換 器 電 路 拓 樸 研 究 (Circuit Topologies for DC/DC Converter)。

(5) 以微處理器為基礎之電源轉換器控制技術(Micro-controller Based Power Converter)。

(6) 單級交流/直流轉換器( Single-Stage AC/DC Power Converter)。

(7) 低 壓 大 電 流 直 流 / 直 流 轉 換 器 技 術 (Techniques for Low-Voltage

High-Current DC/DC Power Converter)。

(8) 同步整流技術(Synchronous Rectifier Techniques)。

主題三:消費性電子類主題

(1) PFC 整流器並連技術(Parallel Techniques for PFC Rectifier)。

(2) 電源供應器模組化技術(Techniques for Power Modules)。

(3) 高 壓 功 率 轉 換 器 技 術 (Techniques for High-Voltage Power Converter)。

(4) 脈衝式負載之電源轉換技術(Power Converter Techniques for Pulse Load)。

(5) 直 流 / 交 流 轉 換 器 電 路 拓 樸 研 究 (Circuit Topologies for DC/AC Converter)。

(6) 矩陣式電源轉換技術(Techniques for Matrix Power Converter)。

(7) 高功率電源轉換器技術 (Techniques for High Power Converter)。

(8) 快速電池充電技術。(Fast Charging Techniques)。

(9) 換流器並聯技術(Parallel Techniques for DC/AC Inverters)。

(10) 電源管理技術(Power Management)。

(11) 智慧型電源監控技術(Intelligent Moniting Techniques for Power Converter)。

(12) 電 源 轉 換 器 之 DSP 即 時 控 制 技 術 (DSP Real Time Control Techniques for Power Converter)。

(13) 音 頻 功 率 放 大 器 研 究 ( Design and Implementation for Audio Power Amplifier)。

1.3 預期成效

本計畫預期之具體成效為:

(1) 培育功率積體電路設計人才。

(2) 提供工業界高性能的智慧型功率積體電路。

(3) 加速電力電子積體化。

(4) 資訊產品的精緻化,提高競爭力。

(5) 培育電力電子電路設計與應用人才。

1.4 參考文獻

[1] Proceedings of the Applied Power Electronics Conf., 2001 and 2002.

[2] Proceedings of the Power Electronics Specialists Conf., 2001 and 2002.

[3] Proceedings of the Industry Applications Annual Meeting, 2001 and 2002.

[4] Darnell Group,

http://www.darnell.com.