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科学家开发高升压高效直流电源转换器

新的电力转换器设计以比以前更低的成本和维护实现了更高的效率。神户大学开发的直流升压转换器有望为发电、医疗保健、移动和信息技术领域的电气和电子元件的进一步发展做出重大贡献。

从阳光或振动中获取能量、为医疗设备或氢燃料汽车提供动力的设备有一个共同的关键组件。这种所谓的“升压转换器”将低压直流输入转换为高压直流输出。由于它是一个无处不在的关键部件,因此希望它使用尽可能少的零件,以减少维护和成本,同时以尽可能高的效率运行,而不产生电磁噪声或热量。

升压转换器的主要工作原理是在电路中的两种状态之间快速变化,一种状态存储能量,另一种状态释放能量。开关速度越快,元件可以越小,从而可以缩小整个装置的尺寸。然而,这也增加了电磁噪声和热量产生,从而降低了功率转换器的性能。

由研究员三岛智和领导的神户大学电力电子团队在开发新型直流功率转换电路方面取得了重大进展。他们设法将高频开关(比以前高约 10 倍)与一种称为“软开关”的技术相结合,该技术可减少因散热引起的电磁噪声和功率损耗,同时还减少了组件数量,从而保持了成本且复杂度低。

“当电路在两种状态之间变化时,会有一个短暂的时间段,开关没有完全闭合,此时开关两端既有电压又有电流。这意味着在这段时间内开关的作用就像一个电阻器“开关状态变化越频繁,这种耗散现象就越多。软开关是一种保证开关转换在零电压下发生的技术,从而最大限度地减少热量损失,”Mishima 博士解释道。

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