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2014年開關電源四大特點分析

發布時間:2014-02-25 09:37:17 點擊量:

      北極星電源網訊:隨著電力電子技術的高速發展,電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切,而電子設備都離不開可靠的電源,進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化,率先完成計算機的電源換代,進入 90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域,程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源,促進了開關電源技術的迅速發展。現在,數字電視、LED、IT、安防、高鐵、智能工廠等新興領域的智能化應用也將大大推進開關電源市場的發展。

      開關電源模塊是新一代的開關電源產品,主要應用于民用、工業和軍用等眾多領域,包括交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統具有設計周期短、可靠性高、系統升級容易等特點,模塊電源的應用越來越廣泛。尤其近幾年由于數據業務的飛速發展和分布式供電系統的不斷推廣,模塊電源的增幅已經超出了一次電源。

      2014年,消費類電子、通信設備、工業應用、軍工和安防領域將成開關電源五大主力市場,推動開關電源模塊市場快速發展。而2014年的開關電源模塊市場也呈現出四大特點。

   一、功率密度沒有最高只有更高

      隨著半導體工藝、封裝技術和高頻軟開關的大量使用,模塊電源功率密度越來越大,轉換效率越來越高,應用也越來越簡單。目前的新型轉換及封裝技術可使電源的功率密度超過(50W/cm3) ,比傳統的電源功率密度增大不止一倍,效率可超過90%。如Vicor公司近期宣布推出首個 ChiP(Converter housed inPackage) 平臺功率器件模塊。這款新的ChiP總線轉換器模塊(BCM),可在48 V輸出提供功率高達1.2kW,峰值效率98%,功率密度達1,880W/in3(115 W/cm3)。突破性的性能,較目前市場上供應的同類型轉換器功率密度高4倍,讓數據中心、電信和工業等應用領域構建有效的高壓直流配電基礎設施。

   二、低壓大電流

      隨著微處理器工作電壓的下降,模塊電源輸出電壓亦從以前的5V降到了現在的3.3V甚至1.8V,業界預測,電源輸出電壓還將降到1.0V以下。與此同時,集成電路所需的電流增加,要求電源提供較大的負載輸出能力。對于1V/100A的模塊電源,有效負載相當于0.01Ω,傳統技術難以勝任如此高難度的設計要求。在10mΩ負載的情況下,通往負載路徑上的每mΩ電阻都會使效率下降10%,印制電路板的導線電阻、電感器的串聯電阻、MOSFET的導通電阻及MOSFET的管芯接線等對效率都有影響。

   三、數字控制技術大量采用

      使用數字信號控制(DSC)技術對電源的閉環反饋實施控制,并形成與外界的數字化通訊接口,采取數字控制技術的模塊電源是模塊電源行業未來發展的新趨勢,目前產品還很少,多數模塊電源企業不掌握數字控制的模塊電源技術,國際整流器公司(IR)亞太區銷售副總裁潘大偉認為從業界發展來看,在眾多應用中,提升能效的要求將在未來一年里推動電源管理IC的需求。數字電源管理經歷了數年的緩慢發展后,現在已經進入了快速發展的階段。未來10年里,對于能效產品的重點研究將有望推動DC-DC轉換器等應用采納數字電源管理。

   四、智能功率模塊開始走熱

      智能功率模塊(IPM IntelligentPower Module)不僅把功率開關器件和驅動電路集成在一起。而且還內藏有過電壓,過電流和過熱等故障檢測電路,并可將檢測信號送到CPU。它由高速低功耗的管芯和優化的門極驅動電路以及快速保護電路構成。即使發生負載事故或使用不當,也可以保證IPM自身不受損壞。IPM一般使用IGBT作為功率開關元件,內藏電流傳感器及驅動電路的集成結構。IPM以其高可靠性,使用方便贏得越來越大的市場,尤其適合于驅動電機的變頻器和各種逆變電源,是變頻調速,冶金機械,電力牽引,伺服驅動,變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。

      2014年,隨著IC不斷提升集成度和智能化以及業界也爭相提供更高功率密度的封裝,如SO8FL、μ8FL、PhaseFET、雙MOSFET封裝等,智能功率模塊也將獲得大的發展,目前IR、安森美、凌力爾特等公司都有布局。

      統計數據顯示從2004年至2010年每年全球開關電源市場銷售額平均保持了15%左右的幅度增長,據中國電源學會及ICTresearch預測,2015年中國電源產業產值將達到2156億元,開關電源產值將達到1875億元。2011-2015年年均復合增長13.39%!開源電源市場雖然前景誘人,但目前高端市場主要為國際品牌掌握,本土品牌需要在產品細節設計、質量控制、可靠性方面繼續加強,方能掘金這個大市場。

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