一、新型功率半導體器件
　　
　　20世紀90年代，功率半導體器件有許多新的進展，主要有以下幾方面。
　　
　　1.功率MOSFET和IGBT已*可代替功率晶體管(GTR)和中小電流的晶閘管，使實現(xiàn)開關電源高頻化有了可能。超快恢復功率二極管和MOSFET同步整流技術的開發(fā)，也為研制率或低電壓輸出的開關電源創(chuàng)造了條件。
　　
　　2.功率半異體器件的水平超過預測，電壓、電流額定值分別達到：IGBT-3300V，1200A和2500V，1800A；PowerMOSFET-500V，240A；GCT（GateCommutatedTurn-offThyristor）---4.5kV，4kA，可望取代GTO；二極管---5000V，4000A。
　　
　　3.功率半異體器件的晶片理想材料是碳化硅(SiC)，已做出25mm，40mm晶片，并試制出一批SiC器件樣品，如肖特基二極管---1750V，70mA，正向壓降VF=1.3V；功率MOSFET---750V，15mA，R∞=66mΩ·cm2；晶閘管---950V，6A，通態(tài)壓降3.67V。但SiC器件要達到實用化的要求，還需要一定時間，價格要進一步下降，如小于100美元/片。
　　
　　4.20世紀80年代，將功率器件與驅動、智能控制、保護、邏輯電路等集成封裝，稱為智能功率模塊(PIM)或智能功率集成電路(SmartPowerIC)。它與VLSI的區(qū)別是，IPM工作電壓高，可達15V,環(huán)境溫度可達+125℃。
　　
　　20世紀90年代，大規(guī)模頒布電源系統(tǒng)的發(fā)展將IPM的設計觀念推廣到更大容量、更高電壓的集成電力電子電路，并提高了集成度，稱為集成電力電子模塊(IPEM)。它將功率器件與電路、控制，以及檢測、執(zhí)行等元器件集成封裝，得到標準的、可制造的模塊，既可用于標準設計，也可用于、特殊設計。優(yōu)點是可快速為用戶提供產(chǎn)品，顯著降低成本，提高可靠性。
　　
　　進入21世紀，功率半導體器件的商業(yè)化水平已經(jīng)很高，IGBT容量已達4500A/1700V，能夠耗散15kW功率；IPM智能功率模塊7單元150A、1200V已經(jīng)流通多年。功率MOSFET、快恢復二極管、整流橋、驅動IC等都不可同日而語。這些開關電源基礎器件的長足進步，為開關電源的發(fā)展提供了重要的物質保證。
　　
　　二、軟開關技術
　　
　　PWM開關電源按硬開關模式工作，開關過程中，開關器件的電壓和電流波形有交疊，因而開關損耗大。PWM開關電源高頻化可以縮小體積和質量，但頻率越高，開關損耗越大。為此必須研究開關電壓和電流波形不交疊的技術，即所謂零電壓開關(ZVS)和零電流開關(ZCS)技術，又稱軟開關技術（相對于PWM硬開關技術而言）。
　　
　　20世紀90年代中期，30A/48V開關變換器采用移相全橋ZCS-PWM技術后，質量為7kg，比用PWM技術的同類產(chǎn)品下降40%。軟開關技術的開發(fā)和應用提高了開關電源的效率，據(jù)說，zui近國外小功率DC-DC開關電源模塊（48V/12V）總效率可達96%，48V/5V產(chǎn)品可達92%-93%。20世紀末，國產(chǎn)的通信用50-100A輸出、全橋移相ZVZCS-PWM開關電源模塊的效率超過93%。
　　
　　1994年2月，IEEE電力電子學會組織“功率變換技術2000年展望專題研討會”，就DC-DC及AC-DC功率變換器的發(fā)展趨勢需要進行探討。會議指出，“高功率密度DC-DC零電壓開關變換器”與開關器件性能、無源元器件性能、封裝技術等有很大關系。并預測，與1994年對比，到2000年，在保證可靠性增加一倍的基礎上，功率變換器成本將降低一半，功率密度可提高一倍。現(xiàn)在，開關變換產(chǎn)品已超過這一目標。
　　
　　三、控制技術
　　
　　由于開關變換器的強非線性，以及它具有的離散和變結構的特點，負載性質也是多變的，主電路的性能必須滿足負載大范圍的變化，所有這些使開關變換器的控制問題和控制器的設計較為復雜。一些新的控制方法，如自適應、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制及各種調(diào)制策略在開關電源中的應用，已引起人們的注意。
　　
　　電流型控制及多環(huán)控制（multi-loopcontrol）已在開關電源中得到較廣泛的應用；電荷控制(chargecontrol)、一周期控制(onecyclecontrol)、H∞控制、DSP控制等技術的開發(fā)及相應集成控制芯片的研制，使開關電源動態(tài)性能有很大提高，電路也大幅度簡化。
　　
　　四、有源功率因數(shù)校正技術
　　
　　由于輸入端有整流元件和濾波電容，一大類整流電源供電的電子設備，其電網(wǎng)側（輸入端）功率因數(shù)僅為0.65，而用有源功率因數(shù)校正技術（簡稱APFC）可提高到0.95-0.99，既治理了電網(wǎng)的諧波“污染”，又提高了電源的整體效率。單相APFC國外開發(fā)較早，技術已較成熟；三相APFC由則類型較多，還有告待發(fā)展。
　　
　　國內(nèi)通信電源專業(yè)工廠已將有源功率因數(shù)校正技術應用于輸出6KW、100A的一次電源中，輸入端功率因數(shù)可達0.92-0.93。
　　
　　五、高頻磁元件
　　
　　1.平面磁心及平面變壓器技術
　　
　　平面變壓器適用于薄型(lowprofile)高頻開關變換器，其厚度小于1cm，呈扁平狀。平面變壓器要求磁心、繞組都平面結構，繞組采用銅箔或板形印制電路，省去繞組骨架，有利于散熱，漏感LIK小，集膚效應損耗小，用于便攜式(por-table)電子設備電源及板上電源。平面變壓器的性能與諸多因素有關，如繞組結構與布置、端部設計、銅片厚度、磁心幾何尺寸等。現(xiàn)在上正用二維有限元法研究RAC和LIK。設計zui小的繞組結構，并開發(fā)平面變壓器的優(yōu)化設計軟件等。
　　
　　據(jù)報道，國外已有多家公司開發(fā)了平面變壓器。5W-20KW平面變壓器的體積及功率密度僅為傳統(tǒng)高頻變壓器的20%，一個手提箱內(nèi)可放總功率達幾十千瓦的十幾種平面變壓器。效率為97%-99%；工作頻率為50kHZ-2MHZ；漏感小于0.2%；EMI很小。
　　
　　2.集成磁元件
　　
　　將多個磁元件(如變壓器和電感)集成在一個磁心上，稱為集成TL磁元件，可減少變換器體積，降低損耗。
　　
　　國外已有集成磁元件(IntegratedMagnetics,IM)變換器，功率為50W,有5V及15V兩路輸出的正激IM變換器，頻率為100kHZ，變壓器和輸出濾波電感集成在一個磁心上。例如，應用混合功率封裝技術和集成磁技術使航空用0.5MHZ、薄型100W半橋式DC-DC變換器的厚度僅0.21in，功率密度達150W/in3。南非Hofsajer(PESC,1997)報道了研究集成磁電元件的成果，將5kV·A、ƒ=25kHz串聯(lián)諧振變換器的LC諧振元件(C=500nF,L=60μH)和變壓器(電壓比430：80)集成在一個平面磁心上，稱為LCT集成元件。
　　
　　另一種集成磁技術是陣列式磁元件，將電路中磁元件離散化，形成分布式陣列布置，或形成磁結構層，便磁結構與電路板或其他器件緊密配合，實現(xiàn)集成化。
　　
　　3.用微加工（micro-fabrication）技術研制兆赫級高頻變換器的磁元件
　　
　　微加工是指FinePatterning和薄膜制作技術，可減少磁心和繞組中的損耗，使變壓器面積小于10mm2，還有可能像VLSI哪樣制造集成功率電子電路，將磁元件、功率電路、控制電路集成在硅片上。借用錄音磁帶的薄膜合金材料，可使高頻磁元件的磁密增高。加州大學Berkely分校微加工實驗室已研制成10MHz變壓器，開發(fā)了*設計軟件，變壓器單位面積功率為20W/cm2，效率可達90%以上。
　　
　　4.壓電變壓器
　　
　　壓電(piezo-electric)變壓器簡稱PET，實際上已不屬于磁元件的范圍。它是利用壓電陶瓷材料的電壓-機械振動-電壓變換性質傳送能量的。在高頻功率變換器中應用，可實現(xiàn)輕、小、薄和高功率密度，是20世紀90年代功率變換領域的熱點之一。研究內(nèi)容包括壓電材料訴損耗評估、PET設計計算方法、仿真、參數(shù)分析、有限元分析、振動速度極限，PET的高頻性能等。PET在高頻變換器中的應用已有報道，如輸出24W、12V的2MHzDC-DC變換器(其中PET電壓比為5:1)；輸出2W，1200V的日光燈電源(PET電壓比為1:20)；冷陰極熒光燈和霓虹燈逆變器等。
　　
　　六、飽和電感的應用
　　
　　飽和電感有兩種:可控飽和和自飽和(self-saturable)電感，前者習慣稱為磁放大器。
　　
　　20世紀80年代，由于高頻磁性材料，如非晶態(tài)軟磁合金、超微晶勒磁合金等的發(fā)展，使有可能在多路輸出的高頻(>100kHz)開關電源中，用高頻可控飽和電感作為其中一路輸出(如5V)的電壓調(diào)節(jié)元件，主要輸出（如12V）仍用PWM控制，由高頻可控飽和和電感組成的電路稱為后置調(diào)節(jié)器(post-regulator)或磁放大(magamp)調(diào)節(jié)器，但這里并未按放大器原理工作，因此稱為“磁調(diào)節(jié)器”較合適。其優(yōu)點是電路簡單、EMI小、可靠、，可較地調(diào)節(jié)輸出電壓，特別適合應用于輸出電流為1A到幾十安的開關電源。
　　
　　自飽和電感即帶鐵心（無空隙）的線圈，其特點是電感量隨通過的電流大小自動變化，電流足夠大時，鐵心自動進入飽和狀態(tài)。如果鐵心磁特性是理想的(如呈矩形)，則自飽和電感類似一個磁“開關”。在開關電源中，應用自飽和電感和變壓器二次側輸出整流管串聯(lián)，可消除二次寄生振蕩，減少循環(huán)能量，吸收浪涌，抑制尖峰，使整流管損耗減小。
　　
　　此外，自飽和電感在移相全橋ZVS-PWM開關電源中可作為諧振電感，擴大輕載下滿足ZVS條件的范圍，并使其占空比損失zui小；在變壓器一次側串接電容和自飽和電感，可實現(xiàn)混合ZVZCS-PWM控制。
　　
　　七、低電壓、大電流輸出DC-DC變換器
　　
　　數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的速度和效率日益提高，新一代微處理器的邏輯電壓低至1.1-1.8V，而電流可達50-100A，其供電電源-低電壓、大電流輸出DC-DC變換器模塊，又稱為電壓調(diào)整器模塊(VoltageRegulatorModule,VRM)。新一代微處理器對VRM的要求是輸出電壓很低、輸出電流大、電流變化率高、響應快等。
　　
　　為降低IC的電場強度和功耗，必須降低微處理器供電電壓，因此VRM的輸出電壓要從傳統(tǒng)的3V左右降低到小于2V,甚至1V。
　　
　　運行時，電源輸入電流大于100A，由于存在寄生L、C參數(shù)，電壓擾動大，應盡量減少L的影響。
　　
　　微處理器啟/停頻繁，不斷從休眠狀態(tài)啟動，工作，再進入休眠狀態(tài)。因此要求VRM電流從0突變到50A,又突降到0，電流變化率達/ns。
　　
　　設計時應控制擾動電壓≤10%，允許輸出電壓變化范圍在±2%之間。
　　
　　線路的寄生阻抗、電容的ESR和ESL對VRM在負載變化過程中的電壓調(diào)整影響很大，必須研制高頻、高功率密度和快速的新型VRM。現(xiàn)在已有多種拓撲問世，如同步整流Buck變換器(用功率MOS管作為開關二極管)；為防止電流大幅度變化時由于高頻寄生參數(shù)引起輸出電壓擾動，增大輸出濾波電容、電感；多輸入通道(munlti-channel或multi-phase)DC-DC變換器，應用波形交錯(interleaving)技術，保證VRM輸出紋波小，改善輸出瞬態(tài)響應，并可減小輸出濾波電感和電容。
　　
　　八、分布電源及并聯(lián)均流技術
　　
　　分布電源技術是通過250-425V/48VDC-DC變換器和48V母線電壓給負載板(board)供電，再通過板上若干個并聯(lián)的薄型DC-DC變換器，將48V變換為負載所需要的3-5V。一般DC-DC變換器的功率密度達100W/in3，效率為90%，并且應是可并聯(lián)的。分布電源系統(tǒng)適合于用超高速集成電路組成的大型工作站、大型數(shù)字電子交換系統(tǒng)等。其優(yōu)點是，可降低48V母線上的電流和電壓降；容易實現(xiàn)N+1冗余，提高了系統(tǒng)可靠性，易于擴增負載容量；散熱好；瞬態(tài)響應好；減少電解電容器數(shù)量；可實現(xiàn)DC-DC變換器組件模塊化；易于使用插件連接；可在線更換失效模塊等。
　　
　　九、電源智能化技術
　　
　　電子電源微處理監(jiān)控、電源系統(tǒng)內(nèi)部通信、電源系統(tǒng)智能化等技術的應用，在國內(nèi)外均已較成熟。
　　
　　十、開關電源的EMI與EMC
　　
　　美國Virginia工學院、香港大學、浙江大學和清華大學等均開展了開關電源的EMI與EMC問題研究，并取得了不少可喜成果。