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发布时间:2012-02-21

中心议题:
  • ??榈缭吹挠τ霉?/strong>
解决方案:
  • 用先进的电路拓扑和功率变换技术
  • 降低???a target="_blank" style="text-decoration:none;" >开关电源产品的损耗
  • 改进模块开关电源产品的热设计

??榈缭词强梢灾苯影沧霸谟∷⒌缏钒迳鲜褂玫牡缭茨??,它可以用于数字或模拟负载的供电应用场合。

电源模块化是开关电源的发展趋势,其可以提高电源系统的工作可靠性、可用性、使用方便性,缩短电源的维修和维护时间,得到了越来越广泛的应用。

而与??榈缭聪喙氐募际醢傻缏返闹圃?、封装,高频功率变换、数字化控制、全谐振高频软开关、同步整流、智能化控制、电磁兼容、功率因数校正、电源保护控制、并联均流控制、脉宽调制等技术。

随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,??榈缭吹墓β拭芏仍阶鲈礁?,??榈缭吹墓β时浠恍室苍嚼丛礁?,体积越来越小,出现了芯片级的??榈缭础?br />
世界电源市场的分布


1 按品牌划分


据2007年在美国举办的APEC(应用功率电子会议)会议给出的有关数据指出,全球电源市场按品牌划分如图1所示(资料来源:2007APEC会议IMS调研机构给出的有关数据(2005年全球电源市场按品牌所占的市场份额%划分

①有6家台湾企业,2家日本企业(含TDK-Lambda),2家美国企业,1家欧洲企业名列前位;

②第15大电源企业的年收入约为200M$;

③目前中国大陆还没有年收入大于50M$的电源企业。

2 按功率半导体器件市场分布划分


全球功率半导体器件市场分布(资料来源:2007-APEC-IMS)(2005年全球的市场分布(分立元件+模块)%)如图2所示。

①可以看出有4家美国厂商名列前位;

②20强企业中没有台湾企业和中国大陆企业参与;

③从全球的角度而言台湾企业(如Lite-On,Panjit,TaiwanSemi,DCComponents)的规?;故瞧?;

④目前中国大陆企业的规?;故瞧?。

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1 提高开关电源的工作效率

①降低功率开关管的开关损耗;

②最大限度地降低磁性元器件的功率损耗(例如,开关变压器的磁芯损耗、近场效应损耗、线圈损耗和涡流损耗等)。

2 提高??榭氐缭聪低车墓ぷ骺煽啃?br />
3 降低??榭氐缭聪低车脑旒?br />
4 更高的功率密度

提高模块开关电源产品的功率密度,可以从以下三个方面入手。一是采用先进的电路拓扑和功率变换技术,提高模块开关电源产品的工作效率,降低模块开关电源产品的损耗;二是减小模块开关电源产品的各部件体积并采用紧凑型工艺结构;三是改进模块开关电源产品的热设计,使在高功率密度条件下模块开关电源产品能很好的散热。
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5 更快的控制环路响应等

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①使用灵活、简单和方便;

②缩短了电源的开发周期;

③??榭氐缭从捎诓捎萌远透呖萍忌际?,因此模块开关电源的品质稳定、工作可靠;

④模块开关电源的应用范围广,可广泛应用于电信、自动控制、仪器仪表、发电配电、家用电器、冶金矿山、机车、舰船、军工兵器、航空航天和科学实验等领域,尤其在高可靠和高技术领域??榭氐缭捶⒒幼诺闹匾饔?。

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??榭氐缭闯S眉际踔副暧凶畲笫涑龉β省⑹涑龅缪咕?、源电压效应、负载效应、温度系数、输出纹波与噪声、输入反射纹波电流、输入共模噪声电流、输出电压调节范围、保护特性及工作效率等。

当今??榭氐缭瓷杓泼媪俚奶粽?br />
1 功率密度和模块开关电源的散热

2 低电压、大电流输出

3 更为复杂的电源管理需求

①电源的排序/跟踪;

②输出电压范围;

③电源的监控;

④电源系统的故障监测、响应和保护等。

导致??榭氐缭垂ぷ餍实偷闹饕蛩?br />
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大功率??榭氐缭吹乃鸷闹饕懈咂悼厮鸷摹⒏咂当溲蛊魉鸷摹⒄魉鸷暮拖呗反妓鸷?部分。而在低电压大电流输出的应用场合,整流损耗和线路传导损耗占有较大的比重,输出电压越低,输出电流越大,则整流损耗和线路传导损耗占??榭氐缭醋芩鸷牡谋戎卦酱?。

(2)整流二极管的损耗与同步整流

在传统的整流中采用二极管整流,而在低电压输出条件下一般采用肖特基二极管整流,肖特基二极管和其他整流二极管相比具有开关速度快,正向电压降低的优点,但是肖特基二极管的正向电压降和整流输出电流的大小有关,整流输出电流越大则正向电压降越大,有可能高达0.5~0.6V或更大,并且肖特基二极管的反向漏电流较大。

而同步整流技术利用导通电阻小,低耐电压的场效应管(MOSFET)来代替普通整流二极管。由于同步整流MOSFET具有导通电阻低(一般只有几mΩ)、阻断时漏电流小、开关工作频率高的特点,可以极大的减小电源整流部分的功耗,使电源系统的工作效率明显得到提高,但是在具体应用中同步整流的实现要比二极管整流要复杂些。在开关电源的低电压大电流输出应用场合,同步整流技术有着很好的应用前景。

(3)磁性元器件的损耗

变压器损耗也是??榭氐缭此鸷牡闹匾糠?,变压器损耗主要有铁损和铜损。铁损是指由由变压器的材料、形状、工艺结构等有关因素而引起的高频损耗,铜损是指由变压器绕组线路而引起的传导损耗,为了减小变压器的铁损,应选择高频特性好、高频损耗小、磁芯结构形状合理、结构紧凑的磁芯材料。

同时为了减小??榭氐缭吹奶寤?,应尽力提高模块开关电源的开关工作频率,如要提高到500kHz左右或更高,普通磁芯材料的损耗很大,磁芯很容易过热而磁饱和,以至无法正常工作,所以在模块开关电源中必须选用磁特性优良的高频磁芯材料。
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磁性元器件的尺寸大小和开关工作频率有密切关系,在磁性元器件允许的工作频率范围内,磁性元器件的尺寸和开关工作频率成反比,要想减小??榭氐缭锤咂悼乇溲蛊骱偷绺械却判栽骷奶寤?,需提高开关工作频率。

同时,模块开关电源中高频开关变压器绕组的设计也很重要,高频开关变压器的绕组不仅对铜损有影响,而且关系到高频开关变压器绕组间的耦合,对高频开关变压器的铁损也有影响,高频开关变压器的设计和制作对??榭氐缭吹墓ぷ餍阅苡泻艽蟮挠跋?。

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??榭氐缭吹囊韵录父龇⒄苟蛑档米⒁?。

●功率密度越来越高,低电压(例如,输出电压低于3.3V或更低)、大电流输出。同时??榭氐缭吹乃彩备涸囟煊μ匦砸?;

●使用的高可靠性,工作安全性要求越来越高;
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