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模块电源及其市场分析

导读: 模块电源可广泛应用于航空航天、机车舰船、军工兵器、发电配电、邮电通信、冶金矿山、自动控制、家用电器、仪器仪表和科研实验等社会生产和生活的各个领域,尤其是在高可靠和高技术领域发挥着不可替代的重要作用。

1.模块电源发展简述

  “电源”(Power Supply)的定义:电源是以电力电子学为核心技术的产品。“电源”是终端产品,“电力电子”是应用技术,“电源”产品是“电力电子”应用技术的具体产品体现。电力电子电源通常指采用电力电子技术的电源产品,是电力电子设备中重要组成成员。

  模块电源或称电源模块(Power Module),是指可以直接焊装在印刷电路板上的、以模块方式体现的电源供应器。属于电源产品中的一大类别。

  模块电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰。由于模块电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大模块电源制造商都十分重视新型高智能化元器件的应用,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料的应用设计上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能能力,而电容器的小型化也是一项推动模块电源高功率密度的关键因素。SMT技术的应用使得模块电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保模块电源的轻、小、薄。模块电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为模块电源的主流技术,并大幅提高了模块电源的工作效率。对于高可靠性指标,美国的模块电源生产商通过降低运行电流、结温等措施以减少器件的应力,使得产品的可靠性大大提高。

  模块电源技术领域是结合新型相关电力电子元器件与开关拓扑变换技术,两者相互促进推动着模块电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。模块电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC模块电源设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的广泛认可,但AC/DC模块电源因其自身的特性遇到较为复杂的技术和工艺制造问题,至今还没有大范围的普及应用。

  电力电子技术的不断创新,使模块电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国模块电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

  高功率密度是模块电源发展的总体趋势,一般采用模块电源组成分布式电源系统,设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。针对模块电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化其噪声也必将随着增大,而采用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题,故仍需在这一领域开展大量的工作,以使得该项技术得以实用化。

  近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广,模块电源的增幅已经超出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用,模块电源功率密度越来越大,转换效率越来越高,应用也越来越简单。

  模块电源是目前设计人员的最好选择。以模块式电源取代分立元件设计方案,好比用微信息处理器件代替集成电路组件,它可更灵活、更快捷地完成系统的开发,缩短开发或更改设计所花费的时间,节省人力及技术投资。

  模块电源可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。由于模块电源组成的分布式供电结构的优点甚多,因此模块电源广泛用于交换、接入、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天及军工等领域。

  目前,艾默生、爱立信,VICOR凭借强大的整体优势占据国内市场前三的位置;中国本土品牌瑞谷科技和新雷能等发展速度较快,处于国内企业领先水平,占据市场前三的位置。另外,一些国际品牌如:SynQor、POWER-ONE、TDK-LAMBDA等也占有很大的市场份额。 信息来源:http://www.tede.cn

2.“电源”的定义

  我国行业标准《直流稳定电源通用规范》和其他行业标准中对“电源”是这样定义的:“电源:将来自输入源的能量转换成单输出能量源或多输出能量源的电气或电子设备。”

3.电源变换装置的定义和分类

  3.1 电源变换装置的定义

  把某种输入形式的电能变换为负载能工作的电能形式的电源装置,就是电源变换装置。

  3.2 电源变换装置的分类

  (1) 按功率变换形式分类:

  目前的输入功率主要有交流电源(AC)和直流电源(DC)两类;负载要求也主要有AC 和DC 两类,所以电力电子电源产品有四大类: AC-DC 电源转换产品;DC-DC 电源转换产品;DC-AC 电源转换产品;AC-AC 电源转换产品。

  (2) 按电源产品名称分类,主要有:

  第2类:不间断电源(UPS 电源),包含AC UPS 电源和DC UPS 电源等。

  第3类:逆变器,包含普通逆变器,LCD 背光逆变器,太阳能逆变器等。

  第4类:变频器,包含普通变频器,高压变频器等;

  第5类:其它: 如交流稳压电源,中频感应加热电源,高压电源、电力机车电源等;

4.模块电源产品分类

  模块电源属于电源产品中的一大类别,主要包括:AC/DC模块电源和DC/DC模块电源两大类。

  AC/DC模块电源是将交流电压变换为直流电压。  

  DC/DC模块电源是将直流电压变换成直流电压。

5.模块电源的优点:

  1)设计简单。只需1个电源模块,配上少量分立元件,即可获得电源。

  2)缩短开发周期。模块电源一般备有多种输入、输出选择。用户也可以重复迭加或交叉迭加,构成积木式组合电源,实现多路输入、输出,大大缩短了样机开发时间。

  3)变更灵活。产品设计如需更改,只需转换或并联另一合适电源模块即可。

  4)技术要求低。模块电源一般配备简单的外围滤波元件即可组成供电系统,因此令电源设计更简单。

  5)模块电源外壳有集热沉、散热器和外壳三位一体的结构形式,实现了模块电源的传导冷却方式,使电源的温度值趋近于最小值。同时,又赋予了模块电源良好的外壳封装。

  6)质优可靠。模块电源一般均采用全自动化生产,并配以高科技生产技术,因此质量稳定、可靠。

  7)用途广泛:模块电源可广泛应用于航空航天、机车舰船、军工兵器、发电配电、邮电通信、冶金矿山、自动控制、家用电器、仪器仪表和科研实验等社会生产和生活的各个领域,尤其是在高可靠和高技术领域发挥着不可替代的重要作用。

6.2010年中国模块电源市场分析

  2010年,中国经济快速复苏,GDP增长达到 10.3%,在经济快速增长的促进下,工业生产和投资出现了回暖增长现象,我国规模以上电子信息产业销售收入规模达7.8万亿元,同比增长29.5%。规模以上电子信息制造业工业增加值增长16.9%,其中模块电源市场共计销售额达31.57亿元,同比增长11.5%,增长率比2009年上升2.3%。


 

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