開關(guān)電源模塊行業(yè)展開十大特色

開關(guān)電源模塊一直是電子職業(yè)里十分搶手的行業(yè)，而它的展開趨勢又是我們有必要時(shí)刻重視的疑問，否則一不留神就會(huì)跟不上行業(yè)展開的步伐。以下是對(duì)開關(guān)電源模塊行業(yè)展開重視焦點(diǎn)的調(diào)查得出的十個(gè)搶手重視點(diǎn)。

重視點(diǎn)一：功率半導(dǎo)體器材功能

1998年，Infineon公司推出冷mos管，它選用“超級(jí)結(jié)”(Super-Junction)構(gòu)造，故又稱超結(jié)功率 MOSFET。作業(yè)電壓600V～800V，通態(tài)電阻簡直下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，仍保持開關(guān)速度快的特色，是一種有展開前途的高頻功率半導(dǎo)體電子器材。

IGBT剛出現(xiàn)時(shí)，電壓、電流額定值只要600V、25A。很長一段時(shí)間內(nèi)，耐壓水平限于1200V～1700V，通過長期的探究研討和改善，現(xiàn) 在 IGBT的電壓、電流額定值已分別到達(dá)3300V/1200A和4500V/1800A，高壓IGBT單片耐壓已到達(dá)6500V，通常IGBT的作業(yè)頻率上限為20kHz～40kHz，根據(jù)穿通(PT)型構(gòu)造使用新行業(yè)制作的IGBT，可作業(yè)于150kHz(硬開關(guān))和300kHz(軟開關(guān))。

IGBT的行業(yè)展開實(shí)際上是通態(tài)壓降，疾速開關(guān)和高耐壓才能三者的折中。跟著行業(yè)和構(gòu)造形式的不一樣，IGBT在20年前史展開進(jìn)程中，有以下幾種類型：穿通(PT)型、非穿通(NPT)型、軟穿通(SPT)型、溝漕型和電場截止(FS)型。

碳化硅SiC是功率半導(dǎo)體器材晶片的抱負(fù)資料，其長處是：禁帶寬、作業(yè)溫度高(可達(dá)600℃)、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻小、導(dǎo)熱功能好、漏電流極小、 PN結(jié)耐壓高等，有利于制作出耐高溫的高頻大功率半導(dǎo)體電子元器材。

能夠預(yù)見，碳化硅將是21世紀(jì)最也許成功使用的新式功率半導(dǎo)體器材資料。

重視點(diǎn)二：開關(guān)電源模塊功率密度

進(jìn)步開關(guān)電源模塊的功率密度，使之小型化、輕量化，是大家不斷努力尋求的方針。電源模塊的高頻化是世界電力電子界研討的熱門之一。電源模塊的小型化、減輕分量對(duì)便攜式電子設(shè)備(如移動(dòng)電話，數(shù)字相機(jī)等)尤為重要。使開關(guān)電源模塊小型化的詳細(xì)辦法有：

一.是高頻化。為了完成電源模塊高功率密度，有必要進(jìn)步PWM改換器的作業(yè)頻率、然后減小電路中儲(chǔ)能元件的體積分量。

二.是使用壓電變壓器。使用壓電變壓器可使高頻功率改換器完成輕、小、薄和高功率密度。壓電變壓器使用壓電陶瓷資料特有的 “電壓-振蕩”改換和“振蕩- 電壓”改換的性質(zhì)傳送能量，其等效電路好像一個(gè)串并聯(lián)諧振電路，是功率改換范疇的研討熱門之一。

三.是選用新式電容器。為了減小電力電子設(shè)備的體積和分量，有必要設(shè)法改善電容器的功能，進(jìn)步能量密度，并研討開發(fā)適合于電力電子及電源模塊體系用的新式電容器，請求電容量大、等效串聯(lián)電阻ESR小、體積小等。

重視點(diǎn)三：高頻磁與同步整流行業(yè)

電源模塊體系中使用很多磁元件，高頻磁元件的資料、構(gòu)造和功能都不一樣于工頻磁元件，有很多疑問需求研討。對(duì)高頻磁元件所用磁性資料有如下請求：損耗小，散熱功能好，磁功能優(yōu)越。適用于兆赫級(jí)頻率的磁性資料為大家所重視，納米結(jié)晶軟磁資料也已開發(fā)使用。

高頻化以后，為了進(jìn)步開關(guān)電源模塊的功率，有必要開發(fā)和使用軟開關(guān)行業(yè)。它是曩昔幾十年世界電源模塊界的一個(gè)研討熱門。

關(guān)于低電壓、大電流輸出的軟開關(guān)改換器，進(jìn)一步進(jìn)步其功率的辦法是設(shè)法下降開關(guān)的通態(tài)損耗。例好像步整流SR行業(yè)，即以功率MOS管反接作為整流用開關(guān)二極管，替代蕭特基二極管(SBD)，可下降管壓降，然后進(jìn)步電路功率。

重視點(diǎn)四：散布電源模塊構(gòu)造

散布電源模塊體系適合于用作超高速集成電路構(gòu)成的大型作業(yè)站(如圖畫處理站)、大型數(shù)字電子溝通體系等的電源模塊，其長處是：可完成DC/DC改換器組件模 塊化;簡單完成N+1功率冗余，易于擴(kuò)增負(fù)載容量;可下降48V母線上的電流和電壓降;簡單做到熱散布均勻、便于散熱 規(guī)劃;瞬態(tài)呼應(yīng)好;可在線替換失效模塊等。

如今散布電源模塊體系有兩種構(gòu)造類型，一是兩級(jí)構(gòu)造，另一種是三級(jí)構(gòu)造。

重視點(diǎn)五：PFC改換器

因?yàn)锳C/DC改換電路的輸入端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸入時(shí)，單相整流電源模塊供電的電子設(shè)備，電網(wǎng)側(cè)(溝通輸入端)功率因數(shù)僅為 0.6～0.65。選用PFC(功率因數(shù)校對(duì))改換器，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可進(jìn)步到0.95～0.99，輸入電流THD小于10%。既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又 進(jìn)步了電源模塊的全體功率。這一技術(shù)稱為有源功率因數(shù)校對(duì)APFC單相APFC國內(nèi)外開發(fā)較早，技術(shù)已較老練;三相APFC的拓?fù)漕愋秃筒倏貞?zhàn)略盡管現(xiàn)已有很多種，但還有待持續(xù)研討展開。

通常高功率因數(shù)AC/DC開關(guān)電源模塊，由兩級(jí)拓?fù)錁?gòu)成，關(guān)于小功率AC/DC開關(guān)電源模塊來說，選用兩級(jí)拓?fù)錁?gòu)造整體功率低、本錢高。

假如對(duì)輸入端功率因數(shù)請求不特別高時(shí)，將PFC改換器和后級(jí)DC/DC改換器組合成一個(gè)拓?fù)?，?gòu)成單級(jí)高功率因數(shù)AC/DC開關(guān)電源模塊，只用一個(gè)主開關(guān)管，可使功率因數(shù)校對(duì)到0.8以上，并使輸出直流電壓可調(diào)，這種拓?fù)錁?gòu)造稱為單管單級(jí)即S4PFC改換器。

重視點(diǎn)六：電壓調(diào)節(jié)器模塊VRM

電壓調(diào)節(jié)器模塊是一類低電壓、大電流輸出DC-DC改換器模塊，向微處理器供給電源模塊。

如今數(shù)據(jù)處理體系的速度和功率日益進(jìn)步，為下降微處理器IC的電場強(qiáng)度和功耗，有必要下降邏輯電壓，新一代微處理器的邏輯電壓已下降至1V，而電流則高達(dá)50A～100A，所以對(duì)VRM的請求是：輸出電壓很低、輸出電流大、電流改變率高、疾速呼應(yīng)等。

重視點(diǎn)七：全數(shù)字化操控

電源模塊的操控現(xiàn)已由模仿操控，模數(shù)混合操控，進(jìn)入到全數(shù)字操控期間。全數(shù)字操控是一個(gè)新的展開趨勢，現(xiàn)已在很多功率改換設(shè)備中得到使用。

可是曩昔數(shù)字操控在DC/DC改換器中用得較少。近兩年來，電源模塊的高功能全數(shù)字操控芯片現(xiàn)已開發(fā)，費(fèi)用也已降到對(duì)比合理的水平，歐美已有多家公司開發(fā)并制作出開關(guān)改換器的數(shù)字操控芯片及軟件。

全數(shù)字操控的長處是：數(shù)字 信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)比較能夠標(biāo)定更小的量，芯片報(bào)價(jià)也更低廉;對(duì)電流檢查差錯(cuò)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)字校對(duì)，電壓檢查也更準(zhǔn)確;能夠完成疾速，靈敏的操控規(guī)劃。

重視點(diǎn)八：電磁兼容性

高頻開關(guān)電源模塊的電磁兼容EMC疑問有其特殊性。功率半導(dǎo)體開關(guān)管在開關(guān)過程中發(fā)生的di/dt和dv/dt，導(dǎo)致強(qiáng)壯的傳導(dǎo)電磁攪擾和諧波攪擾。有 些狀況還會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)電磁場(通常是近場)輻射。不但嚴(yán)重污染周圍電磁環(huán)境，對(duì)鄰近的電氣設(shè)備形成電磁攪擾，還也許危及鄰近操作人員的安全。一起，電力電子電路(如開關(guān)改換器)內(nèi)部的操控電路也有必要能接受開關(guān)動(dòng)作發(fā)生的EMI及使用現(xiàn)場電磁噪聲的攪擾。上述特殊性，再加上EMI丈量上的詳細(xì)艱難，在電力電子的 電磁兼容范疇里，存在著很多交靠科學(xué)的前沿課題有待大家研討。國內(nèi)外很多大學(xué)均展開了電力電子電路的電磁攪擾和電磁兼容性疑問的研討，并取得了不少可喜成果。近幾年研討成果表明，開關(guān)改換器中的電磁噪音源，首要來自主開關(guān)器材的開關(guān)效果所發(fā)生的電壓、電流改變。改變速度越快，電磁噪音越大。

重視點(diǎn)九：規(guī)劃和測驗(yàn)技能

建模、仿真和CAD是一種新的規(guī)劃東西。為仿真電源模塊體系，首先要樹立仿真模型，包含電力電子器材、改換器電路、數(shù)字和模仿操控電路以及磁元件和磁場散布模型等，還要思考開關(guān)管的熱模型、可靠性模型和EMC模型。各種模型不同很大，建模的展開方向是：數(shù)字-模仿混合建模、混合層次建模以及將各種模型組 成一個(gè)一致的多層次模型等。

電源模塊體系的CAD，包含主電路和操控電路規(guī)劃、器材挑選、參數(shù)最優(yōu)化、磁規(guī)劃、熱規(guī)劃、EMI規(guī)劃和印制電路板規(guī)劃、可靠性預(yù)估、計(jì)算機(jī)輔助歸納和 優(yōu)化規(guī)劃等。用根據(jù)仿真的專家體系進(jìn)行電源模塊體系的CAD，可使所規(guī)劃的體系功能最優(yōu)，削減規(guī)劃制作費(fèi)用，并能做可制作性剖析，是21世紀(jì)仿真和CAD技能 的展開方向之一。此外，電源模塊體系的熱測驗(yàn)、EMI測驗(yàn)、可靠性測驗(yàn)等技能的開發(fā)、研討與使用也是應(yīng)大力展開的。

重視點(diǎn)十：電源模塊體系集成化

電源模塊www.79868.cn.設(shè)備的制作弱點(diǎn)是：非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、規(guī)劃周期長、本錢高、可靠性低一級(jí)，而用戶請求制作廠出產(chǎn)的電源模塊商品更加有用、可靠性更高、更輕小、 本錢更低，目前頂源電源模塊能夠滿足該條件。這些狀況電源模塊制作部分廠家接受無窮壓力，迫切需求展開集成電源模塊模塊的研討開發(fā)，使電源模塊商品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制作性、規(guī)劃出產(chǎn)、下降本錢等方針得以完成。 實(shí)際上，在電源模塊集成技能的展開進(jìn)程中，現(xiàn)已閱歷了電力半導(dǎo)體器材模塊化，功率與操控電路的集成化，集成無源元件(包含磁集成技能)等展開期間。這些年的發(fā) 展方向是將小功率電源模塊體系集成在一個(gè)芯片上，能夠使電源模塊商品更為緊湊，體積更小，也減小了引線長度，然后減小了寄生參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，能夠完成一體化，一切元器材連同操控維護(hù)集成在一個(gè)模塊中。了解更多電源模塊信息請點(diǎn)擊http://www.79868.cn/news/industry.html

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