開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器便攜式電子設(shè)備用燃料電池電源DC/DC轉(zhuǎn)換器

　　隨著電子產(chǎn)品小型化與功能多樣化風(fēng)潮的興起，便攜式電子通信產(chǎn)品大行其道，如手提電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等。電池的性能將直接影響電 子產(chǎn)晶的使用時(shí)間，以及其體積的大小，甚至銷售量；曲于電子產(chǎn)品功能增加的速度、小型化及輕型化的速度加快，對(duì)電力的需求世越來越大，當(dāng)前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)不能滿足需要了，即已經(jīng)不能再滿足便攜式眭腦、移動(dòng)電話、PDA等電子設(shè)備的要求。例如，一臺(tái)新型的P4筆記 本電腦平均功耗在100W左右，若工作10h則需1kW·h，用7.4 W·h的鋰離子聚合物電池供電需要140塊，重量可達(dá)5～6 kg，高性能的CPU要求 400A/μs的轉(zhuǎn)換速率和100A以上的峰值電流，到2005年后，此值將分別增加到1000A/μs和150A；當(dāng)移動(dòng)電話增加接收地面數(shù)字電視功能，采 用大型真彩顯示屏?xí)r，其供電量可以增加到現(xiàn)在的（通常為700mA·h）3～4倍，達(dá)到2A·h以上。又如，使用高密度鋰離子電池的3G（第三代）手機(jī) 的通信時(shí)間僅為100 min。然而重量卻因電池加大而增加到150g，這一切都對(duì)微電子產(chǎn)品的供電系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。為此，人們開始開發(fā)靈巧的燃 料電池作為便攜式電子設(shè)各用的電源。其能量密度已從早期的50～80 W·h/kg提高到1000W·h/kg，比當(dāng)前流行的鋰離子電池的能量密度150～ 300W·h/kg高出了許多。10z（10z=28.35g）燃料電池所釋放出來的能量是900mA·h的鋰離子電池的2倍以上，理論計(jì)算表明，燃料電池所能提供 的能量是同樣重量鋰離子電池所能提供能量的3倍，最大極限是30倍。

　　適合于便攜式電子設(shè)備應(yīng)用的燃料電池，是直接甲醇燃料電池（Direct Methano1 FuelCe11，DMFC），它是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的一 種變種，這種燃料電池的工作溫度為120℃，其效率大約在40％左右，與其他類型的燃料電池相比，DMFC的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積能量密度高、 啟動(dòng)時(shí)間短、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)電能不足時(shí)僅補(bǔ)充燃料即可，不需要長(zhǎng)時(shí)間充電。

　　燃料電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由許多單體電池串、并聯(lián)組合而成的，因此內(nèi)阻較大，輸出外特性軟，輸出電壓隨著輸出電流的增大下降較快，甚至在 額定輸出電流時(shí)使輸出電壓下降到空載電壓時(shí)的一半。為了能使輸出電壓穩(wěn)定在某一給定的范圍，必須在燃料電池與負(fù)載之間串加一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn) 換器，用此DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM控制來穩(wěn)壓。這將是開關(guān)電源又一種新的，而且很有前途的應(yīng)用領(lǐng)域。