這幾年，隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源模塊化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。現(xiàn)在，數(shù)字電視、LED、IT、安防、高鐵、智能工廠等新興領(lǐng)域的智能化應(yīng)用也將大大推進(jìn)開關(guān)電源市場的發(fā)展。
開關(guān)電源模塊是新一代的開關(guān)電源產(chǎn)品，主要應(yīng)用于民用、工業(yè)和軍用等眾多領(lǐng)域，包括交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級容易等特點(diǎn)，模塊電源的應(yīng)用越來越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣，模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。
有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。
開關(guān)電源模塊可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。另外，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。
一、功率密度沒有最高只有更高
隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用，模塊電源功率密度越來越大，轉(zhuǎn)換效率越來越高，應(yīng)用也越來越簡單。目前的新型轉(zhuǎn)換及封裝技術(shù)可使電源的功率密度超過(50W/cm3)，比傳統(tǒng)的電源功率密度增大不止一倍，效率可超過90。突破性的性能，較目前市場上供應(yīng)的同類型轉(zhuǎn)換器功率密度高4倍，讓數(shù)據(jù)中心、電信和工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)建有效的高壓直流配電基礎(chǔ)設(shè)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(xiàn)在的3.3V甚至1.8V，業(yè)界預(yù)測，電源輸出電壓還將降到1.0V以下。與此同時(shí)，集成電路所需的電流增加，要求電源提供較大的負(fù)載輸出能力。對于1V/100A的模塊電源，有效負(fù)載相當(dāng)于0.01，傳統(tǒng)技術(shù)難以勝任如此高難度的設(shè)計(jì)要求。在10m負(fù)載的情況下，通往負(fù)載路徑上的每m電阻都會使效率下降10，印制電路板的導(dǎo)線電阻、電感器的串聯(lián)電阻、MOSFET的導(dǎo)通電阻及MOSFET的管芯接線等對效率都有影響。
三、數(shù)字控制技術(shù)大量采用
開關(guān)電源模塊使用數(shù)字信號控制(DSC)技術(shù)對電源的閉環(huán)反饋實(shí)施控制，并形成與外界的數(shù)字化通訊接口，采取數(shù)字控制技術(shù)的模塊電源是模塊電源行業(yè)未來發(fā)展的新趨勢，目前產(chǎn)品還很少，多數(shù)模塊電源企業(yè)不掌握數(shù)字控制的模塊電源技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為在眾多應(yīng)用中，提升能效的要求將在未來一年里推動(dòng)電源管理IC的需求。數(shù)字電源管理經(jīng)歷了數(shù)年的緩慢發(fā)展后，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。未來10年里，對于能效產(chǎn)品的重點(diǎn)研究將有望推動(dòng)DC-DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用采納數(shù)字電源管理。
四、智能功率模塊開始走熱
智能功率模塊不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起。而且還內(nèi)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(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成，即使發(fā)生負(fù)載事故或使用不當(dāng)，也可以保證IPM自身不受損壞。IPM一般使用IGBT作為功率開關(guān)元件，內(nèi)藏電流傳感器及驅(qū)動(dòng)電路的集成結(jié)構(gòu)。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(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器和各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機(jī)械，電力牽引，伺服驅(qū)動(dòng)，變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。
2019年開關(guān)電源模塊不斷提升集成度和智能化以及業(yè)界也爭相提供更高功率密度的封裝，智能功率模塊也將獲得大的發(fā)展。開關(guān)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(chǎn)品細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、可靠性方面繼續(xù)加強(qiáng)，方能掘金這個(gè)大市場。
