近幾年，國家對節(jié)能降耗、綠色環(huán)保更加重視，為電源電子系統(tǒng)的發(fā)展提出了新的要求。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫趨近完善，且數(shù)據(jù)處理的實(shí)際效率明顯提升，相對應(yīng)的，電子設(shè)備的集成化更高、體積逐漸縮小。在此基礎(chǔ)上,電子設(shè)備的能耗也有所降低。特別是對于一些終端產(chǎn)品來說，其內(nèi)部電路、系統(tǒng)的集成度更高，所產(chǎn)生的熱量也相對較大，因此落實(shí)合理的熱管理設(shè)計(jì)極為必要，避免能耗增加。

　　1電源電子技術(shù)的概述

　　1.1電源的種類

　　依托電流狀態(tài)的不同，可以將電源劃分為交流穩(wěn)壓電源以及直流穩(wěn)定電源兩種。其中，對于交流穩(wěn)壓電源來說，能夠進(jìn)一步細(xì)化為參數(shù)調(diào)整(諧振)型、自耦(變比)調(diào)整型、開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源幾種;對于直流穩(wěn)定電源來說，能夠進(jìn)一步細(xì)化為化學(xué)電源、線性穩(wěn)定電源、開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源幾種。而對于開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源而言，其包含的電源類型更多，包括通信電源、電臺電源、模塊電源、特種電源等等。除了上述兩種類型之外，結(jié)合條件的不同，電源也能夠劃分出不同的種類類型。例如，依托輸入輸出狀態(tài)的差異性，能夠?qū)㈦娫磩澐譃镈C-DC、AC-AC、DC-AC、AC-DC幾種;依托工作運(yùn)行狀態(tài)的差異性，能夠?qū)㈦娫磩澐譃殚_關(guān)電源、線性電源、二極管穩(wěn)壓電源幾種;依托輸出電壓調(diào)整方式的差異性，能夠?qū)㈦娫磩澐譃榭烧{(diào)電源、固定電源幾種;依托負(fù)載連接穩(wěn)壓方式的差異性，能夠?qū)㈦娫磩澐譃椴⒙?lián)型穩(wěn)壓電源、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源幾種。在當(dāng)前電子技術(shù)迅速發(fā)展的條件下，電源種類劃分的界定也相對模糊。對于不同的電子設(shè)備來說，其使用的電源種類也不盡相同。現(xiàn)階段，最常用應(yīng)用于電力電子設(shè)備中的電源類型主要包括：317、337系列可調(diào)電源;78、79系列固定電源等等。對于開關(guān)電源來說，由于其有著更小的體積與更高的效率，所以得到了廣泛應(yīng)用;對于線性電源來說，由于其體積相對較大、效率偏低，更重要的是難以實(shí)現(xiàn)自動化，因此逐漸被新型電源替代。

　　1.2電源電子技術(shù)的發(fā)展

　　1.2.1發(fā)展歷程第一階段，整流器時代。在二十世紀(jì)六七十年代，大功率硅整流管以及晶閘管得以普及性使用，標(biāo)志著電源電子技術(shù)逐步受到人們的關(guān)注。第二階段，逆變器時代。受到能源危機(jī)的影響，整流器已經(jīng)無法滿足當(dāng)時人們的實(shí)際需求，推動著變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展。依托變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)時的能源危機(jī)得以緩解，此時，電源電子技術(shù)及其設(shè)備得到了普及性的使用(唐林.電源電子技術(shù)在降低能耗中的探討[J].電子測試,2019(18).)。第三階段，變頻器時代。在八十年代后期，集成電路技術(shù)使用規(guī)模擴(kuò)大，且實(shí)現(xiàn)了與高壓大電流技術(shù)的融合，推動了現(xiàn)代電源電子技術(shù)的更新，為該技術(shù)的高頻化發(fā)展提供支持。1.2.2發(fā)展趨勢第一，高頻化。現(xiàn)階段，功率電子設(shè)備的工作頻率有所提升，促使了電源電子技術(shù)的更新，推動著高頻電子設(shè)備固態(tài)化。第二，模塊化。科學(xué)技術(shù)的更新促使現(xiàn)代電源電子技術(shù)逐漸呈現(xiàn)出模塊化的狀態(tài)，并在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，積極與智能化功率模塊連接，提升整體電子設(shè)備系統(tǒng)的功能性。第三，數(shù)字化。目前，多數(shù)電源電子技術(shù)建設(shè)均需要模擬電路的支持。同時，受到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更新的影響，電源電子技術(shù)的數(shù)字化是必然趨勢。第四，綠色化。為了緩解當(dāng)前資源緊張的情況，展開電源電子技術(shù)的應(yīng)用能耗降低、推動技術(shù)器極其設(shè)備的綠色化發(fā)展是必然選擇。

　　2應(yīng)用電源電子技術(shù)落實(shí)能耗降低的必要性分析

　　在全球化進(jìn)程加速的背景下，我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對于能源的實(shí)際需求量顯著增長。與此同時，能源危機(jī)、環(huán)境污染問題隨之產(chǎn)生，且呈現(xiàn)出逐年加劇的情況。現(xiàn)階段，能源消耗問題受到了世界范圍內(nèi)人們的廣泛關(guān)注。為了應(yīng)對能源危機(jī)，必須要更新電源電子技術(shù)，以此促進(jìn)電子產(chǎn)品的能源轉(zhuǎn)換率提升，實(shí)現(xiàn)能源損耗的降低，避免在待機(jī)狀態(tài)下產(chǎn)生多大的能耗。對于我國而言，受到人口因素、發(fā)展因素等因素的影響，對于電能的依賴性極強(qiáng)，且有著更高的使用量。相對應(yīng)的，電能的實(shí)際使用效率并未得到顯著提升。電聯(lián)快報(bào)公布的數(shù)據(jù)顯示，截止到2018年末，我國的能源消耗量已經(jīng)達(dá)到46.4億標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，電力消費(fèi)比2017年同期增長了8.5%，這樣的增長速度再次突破歷史數(shù)據(jù)，創(chuàng)進(jìn)7年的新高;全國范圍內(nèi)，電能的使用量達(dá)到了6.84萬億千瓦時。同時，資料顯示，我國的電能消耗并非全部用于生產(chǎn)與生活實(shí)際，一部分電力消耗存在于系統(tǒng)的內(nèi)部(楊波,胡鑫,邊黨偉.現(xiàn)代電源技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].通信電源技術(shù),2019,36(08))。總體而言，我國的電能消耗量極大，年度增長率呈現(xiàn)逐年遞增的狀態(tài)。與此同時，部門能耗發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部，并非全部投入實(shí)際應(yīng)用。因此，應(yīng)用電源電子技術(shù)的更新推動能耗降低極為必要。在信息化、數(shù)字化時代背景下，電源電子技術(shù)已經(jīng)逐步由分離晶體管時代轉(zhuǎn)向集成電路時代。在這樣的情況下，人們對電源電子技術(shù)及其系統(tǒng)有著更高的要求，而傳統(tǒng)的電源電子技術(shù)及其設(shè)備難以滿足現(xiàn)實(shí)功能要求以及電能需求量。同時，部分電力電子設(shè)備存在性能問題，主要為電源效率偏低且安全性不高。這樣的運(yùn)行方式與目前世界范圍內(nèi)倡導(dǎo)的綠色環(huán)保、節(jié)能減排理念相斥。基于此，落實(shí)電源電子技術(shù)的更新以實(shí)現(xiàn)能耗降低是當(dāng)前與未來發(fā)展的主流趨勢，也是必然選擇。

　　3面向電子系統(tǒng)低能耗的電源電子技術(shù)策略探究

　　3.1CPU低功耗電源

　　當(dāng)前，世界范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)入了信息化時代。在這樣的背景下，使用的CPU系統(tǒng)有著更低的功耗，能對電源低功耗的電源接口、管理模塊或是高級配置等單元提供軟硬件支持。依托低功耗的CPU系統(tǒng)，可以完成多個電源轉(zhuǎn)換模塊以及外部元件的有效控制，并保證系統(tǒng)的安全可靠程度，進(jìn)一步降低電能的損耗。就目前的情況來看，已然實(shí)現(xiàn)了電源接口、高級配置以及電源低功耗管理模塊的創(chuàng)新使用，并將其引入I/O以及CPU系統(tǒng)功能內(nèi)核中，促進(jìn)了電能使用效率的提升。在FPGA系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)中，應(yīng)用這樣的系統(tǒng)(電源接口、高級配置以及電源低功耗管理模塊結(jié)合使用)不僅能夠降低電源功耗，還能夠促使運(yùn)行效率提升，有著更好的應(yīng)用效果。需要注意的是，能耗的降低量與系統(tǒng)內(nèi)部資源使用頻率、輸出變化頻率、工作時鐘頻率、布線密度等參數(shù)有著緊密的聯(lián)系。由于這些參數(shù)的不同，處于不同系統(tǒng)中的電源實(shí)際消耗能量的大小也存在差異，節(jié)能效果也不盡相同。

　　3.2靜態(tài)與動態(tài)電源低功耗

　　對于靜態(tài)電源低功耗來說，其主要實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)初始化條件下，完成對電源的低功耗管理。此時，依托系統(tǒng)初始化的展開，系統(tǒng)的功能以及管理模式均不斷明確。對于動態(tài)電源低功耗來說，其主要實(shí)現(xiàn)了在CPU系統(tǒng)運(yùn)行的條件下，完成對電源的低功耗管理。在這一過程中，實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)繁忙的時間段，可以一定程度的提升CPU的實(shí)際運(yùn)行速度;而在系統(tǒng)相對空閑的時間段，可以控制CPU系統(tǒng)穩(wěn)定在休眠狀態(tài)下。通過這樣的方式，能夠促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行平均電流與電壓的降低。與此同時，還可以在保證電壓、電流不變的條件下，推動降低能耗時間的減少，以此達(dá)到促使整個系統(tǒng)能耗降低的目標(biāo)。通常情況下，在程序運(yùn)行的過程中，靜態(tài)電源管理只能夠在初始化的過程匯總完成能耗的確定以及降低;而對于動態(tài)電源管理來說，能夠在程序運(yùn)行的過程中實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)能耗的全過程管控，有著更好的降耗效果(羅四平.關(guān)于電力電子技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2019(11))。因此，動態(tài)電源管理在當(dāng)前的使用更加廣泛與常見。

　　3.3低功耗集成電路

　　就當(dāng)前的情況來看，電路的集成化程度越來越高，推動著電源電子技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)向低功耗集成電路的發(fā)展方向，并形成了更為先進(jìn)的電源電子技術(shù)，包括低壓差性穩(wěn)壓技術(shù)、78或79系列的電源穩(wěn)壓集成電路等等。其中，對于電源穩(wěn)壓集成電路來說，其集成度相對較高、電路體積更小，同時，負(fù)載調(diào)整率更高、線性調(diào)整率更大。基于這樣的優(yōu)勢，電源穩(wěn)壓集成電路在實(shí)際的使用中的電路形式相對簡單。此時，只需要在輸出正負(fù)直流電壓的過程中著重關(guān)注變壓器的最小輸出電壓、最小輸出功率，就能夠在保證電路穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，達(dá)到能耗降低的效果。對于應(yīng)用低壓差性穩(wěn)壓技術(shù)來說，其在實(shí)際的使用中電源輸入、輸出之間所具備的電壓差值相對偏低。通常情況下，在傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓技術(shù)的支持下，輸入、輸出之間所具備的電壓差值普遍穩(wěn)定在2-3V的范圍內(nèi);而在低壓差性穩(wěn)壓技術(shù)的支持下，輸入、輸出之間所具備的電壓差值普遍維持在1.7V左右，有著更低的數(shù)值。由此能夠看出，由于電源輸入電壓與輸出電壓之間的差值有所降低，因此依托低壓差性穩(wěn)壓技術(shù)能夠更有效的降低集成電路所消耗的實(shí)際功率，達(dá)到節(jié)能的效果。

　　總結(jié)：

　　綜上所述，結(jié)合當(dāng)前的能源使用情況以及現(xiàn)實(shí)需求來看，推動電源電子技術(shù)綠色化發(fā)展、落實(shí)能耗降低設(shè)計(jì)是主流發(fā)展趨勢，也是技術(shù)及其設(shè)備發(fā)展的必然選擇。通過開發(fā)、應(yīng)用CPU低功耗電源、靜態(tài)與動態(tài)電源低功耗(特別是動態(tài)電源管理)、低功耗集成電路，實(shí)現(xiàn)了在保證電源穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，達(dá)到能耗降低的效果，減少了對環(huán)境的污染程度，與當(dāng)前綠色環(huán)保的發(fā)展需求相匹配。

　　電源電子技術(shù)在降低能耗的應(yīng)用相關(guān)推薦電子技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用新改革方向