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开关电源模块行业现状和发展分析

2018-02-07

      开关电源模块是电子电源的一个大类目,又分为AC/DC模块电源和DC/DC模块电源俩个小类目。这俩个小类目可以理解为是将一个小型开关电源装入一个小空间里面,最后密封作为模块使用,因为只有输入和输出引脚,所以使用方便。

 

      电源模块因为具有小型化、效率高、重量轻、功率密度高、输入范围广、低功耗、可靠性强等多种特点,近年来迅速的发展。其功率一般为中小功率,产品功率大多为5W350W不等。广泛应用工业自动化、LED照明、工业设备、科研设备、军工设备等领域

 

      目前开关电源模块行业的销售额平均每年有7%-10%的幅度增长,2016约1268亿元,2017约1347亿元,开关电源产值同步上升。随着开关电源的不断拓展和用户对便携性的要求,在发展过程中向着薄、轻、小、高频的发展趋势。高频率开关电源可以有效的减少电容、电感、变压器的尺寸,还能抑制干扰性改善系统性能。

 

      开关电源主要应用于工业领域,占比例高达54%,其次为消费类电子,占比例高达33%。近年随着电力(如新能源发电、原滤波、无功补偿等)、新能源(如电动汽车等)、交通等领域的新兴行业发展,对于开关电源的需求呈现了快速增长,供应商主要分布在华东、华南、华北地区。

 

限制开关电源模块发展的主要因素是元件性能和技术要求。

1、功率半导体的性能

      功率半导体元器件的技术先得到突破,如:98年出现了冷MOS管,降低了通态电阻一个数量等级,是工作电压宽、开关频率快的高频功率半导体。

 

2PFC变换器

      因为ACDC变换电路的输入端有整流元件和滤波电容的存在,所以当正弦电压输入时单相整流电源供电设备交流输入端功率为 0.60.65,如:采用了PFC变换器可以使交流输入端功率提高到0.950.99

 

3、功率密度

      电源小型化、高频化一直是人们研究的重点之一,要实现高功率密度就必须提高PWM变换器的工作频率和减少电路储能元件的体积重量。应用压电变压器可以使高频功率变换器实现轻、小、薄、高功率。为了减小体积重量可以采用新型电容器(先进的电容器性能、高能量密度、电源系统专用电容器等)。

 

4、电压调节器

      电压调节器指一种低电压、大电流输出的DC-DC变换器模块,它向微处理器提高电源。随着数据处理系统的速度效率提高,对电压调解器的要求也提高,如:低输出电压、大输出电流、变化高、响应快速等。

 

5、分布电源结构

      分布电源结构分为俩级和三级俩种类型,适用于超高速集成电路和大型数字交换系统。

 

6、高频磁元件

      对于应用于电源系统中的高频磁元件所用的磁性材料有所要求,目前纳米结晶软磁材料已开发和应用,高频化之后要提高开关电源效率就要用到软开关技术。

 

7、电磁兼容性

      高频开关电源在实际应用中会产生强大的传导电磁干扰和谐波干扰,污染电磁环境和对设备造成干扰影响。

 

8、集成化技术

     近年来集成化技术发展方向是将小功率电源系统集成在一个芯片上,电源制造厂家要使产品模块化、低成本化、可制造性、批量生产化。

 

9、设计和测试技术

     设计和测试技术有产品的主电路、控制电路设计,物料的选择,性能的优化等,电源系统的热测试、EMC测试、可批量制造性测试,应用领域等方面的研究。

 

10、数字化控制技术

     开关电源模块数字化控制是一个新的发展趋势,已经开始在功率变换设备中开始应用,外国已经有多家开发并制作出了数字控制芯片和软件。