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“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;本土瑞谷科技和新雷能等发展速度较快,处于国内企业水平,占据市场前三的位置。另外,一些国际如:SynQor、POWER-ONE、TDK-LAMBDA等也占有很大的市场份额。