智能化帶動(dòng)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)迅猛發(fā)展
開(kāi)關(guān)電源是利用現代電力電子技術(shù),采用功率半導體器件作為開(kāi)關(guān),通過(guò)控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率(占空比),調整輸出電壓,維持輸出穩定的一種電源。早在20世紀80年代計算機電源全面實(shí)現了開(kāi)關(guān)電源化,率先完成計算機電源換代,進(jìn)入90年代開(kāi)關(guān)電源已廣泛應用在各種電子、電器設備,程控交換機、通訊、電力檢測設備電源和控制設備電源之中。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,中國的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)已形成了自己完善的產(chǎn)業(yè)鏈。據中國電源學(xué)會(huì )統計,目前國內生產(chǎn)開(kāi)關(guān)電源的企業(yè)超過(guò)一千家。
開(kāi)關(guān)電源是電子電源的主要大類(lèi)產(chǎn)品,由于其小型化、重量輕、功率密度/轉換效率高、輸入電壓范圍廣、熱消耗較少等眾多種優(yōu)點(diǎn),并得益于電子產(chǎn)品輕薄短小的需求趨勢,其發(fā)展迅速,迅速取代線(xiàn)性電源普及于各種電子產(chǎn)品領(lǐng)域。根據中國電源學(xué)會(huì )收集整理的數據,2008年全國開(kāi)關(guān)電源(主要包含消費類(lèi)開(kāi)關(guān)電源、工業(yè)類(lèi)開(kāi)關(guān)電源、通信電源、PC電源)產(chǎn)值達到855億元,2009年達931億元,增長(cháng)8.8%;2010年達到1027億元,增長(cháng)10.3%。按開(kāi)關(guān)電源應用領(lǐng)域細分,占據全行業(yè)產(chǎn)出份額第一的是工業(yè)類(lèi)開(kāi)關(guān)電源,2010年達到全行業(yè)產(chǎn)值的比重為56%,居第二位的是消費類(lèi)開(kāi)關(guān)電源,占32%,通信開(kāi)關(guān)電源占6%,PC開(kāi)關(guān)電源占3%。
節能降耗開(kāi)關(guān)電源給力家用電器“智”造
家電智能化,作為當今家電產(chǎn)業(yè)綠色、節能的另一大發(fā)展趨勢,它是隨著(zhù)節能減排技術(shù)改造后,對家電產(chǎn)業(yè)有針對性的,趨于更人性化理念的升級詮釋。根據智能的概念,只有模擬人的某種能力,從而能夠對自身性能進(jìn)行自我完善,達到人類(lèi)某種需求,這就是真正的智能家用電器,而開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的加入,也讓家電產(chǎn)業(yè)“智”造更加給力。
隨著(zhù)上游元器件技術(shù)水平的提高和自身關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展,開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在過(guò)去30年中取得了飛速的發(fā)展。到20世紀80年代后期,開(kāi)關(guān)電源的成本和控制電路問(wèn)題等技術(shù)難關(guān)被攻克后,其已迅速成長(cháng)為電源中的主流產(chǎn)品。在節能降耗政策環(huán)境的影響下,高效、節能已經(jīng)成為電源類(lèi)產(chǎn)品發(fā)展的方向,電源企業(yè)在設計、材料、工藝等方面已實(shí)現技術(shù)升級,在數字電視、LED、IT等新興領(lǐng)域的智能化應用也將呈現出穩定增長(cháng)的趨勢,并帶給我國開(kāi)關(guān)電源行業(yè)更大市場(chǎng)空間,并使之繼續保持快速發(fā)展。
根據國際知名調查機構DATABEANS統計數據,從2004年至2010年每年全球開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)銷(xiāo)售額平均保持了15%左右的幅度增長(cháng),到2010年約為120億美元的銷(xiāo)售額,其中消費電子類(lèi)電源、通訊領(lǐng)域電源和工業(yè)領(lǐng)域電源的市場(chǎng)份額分別排名前三位,其市場(chǎng)規模分別為35億美元、34億美元、25億美元。
提升服務(wù)競爭力實(shí)現開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)高效復合增長(cháng)
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品型號非常多,一般企業(yè)無(wú)法在每一個(gè)細分市場(chǎng)獲得優(yōu)勢,除電源適配器和手機充電器這種標準化產(chǎn)品競爭激烈毛利較低之外,各企業(yè)都有其主攻的細分市場(chǎng),積極開(kāi)拓新興領(lǐng)域,能夠獲得較好的利潤率。目前,開(kāi)關(guān)電源行業(yè)拓展銷(xiāo)售渠道的方式主要有參加行業(yè)展會(huì )、在專(zhuān)業(yè)平面媒體和行業(yè)網(wǎng)站推廣以及客戶(hù)相互推薦等,而擁有優(yōu)質(zhì)的客戶(hù)資源是企業(yè)實(shí)力最直接的體現。有實(shí)力的大型電源企業(yè)基本上都開(kāi)始從OEM向ODM轉型,為客戶(hù)提供研發(fā)設計到加工一站式服務(wù),這些企業(yè)的品牌已經(jīng)在業(yè)內有一定的聲譽(yù),在產(chǎn)品質(zhì)量和研發(fā)能力方面均得到客戶(hù)認可,已經(jīng)具備對產(chǎn)品進(jìn)行內部功能設計和外觀(guān)設計的能力。
據中國電源學(xué)會(huì )及ICTresearch預測,2015年中國電源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到2156億元,我國開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)值將達到1875億元。2011-2015年年均復合增長(cháng)13.39%。未來(lái)會(huì )有越來(lái)越多的整體產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商把定制電源業(yè)務(wù)外包出去,利用外部?jì)?yōu)秀的專(zhuān)業(yè)化團隊承接其業(yè)務(wù),從而專(zhuān)注核心業(yè)務(wù),達到降低成本、提高效率、增強企業(yè)核心競爭力和對外環(huán)節應變能力。在該趨勢下,將會(huì )有更多的OEM/ODM廠(chǎng)商把服務(wù)作為自己的競爭力。
開(kāi)關(guān)電源真正的發(fā)展是從70年代開(kāi)始的,在此期間系統的電力電子理論的確立為開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展提供了一個(gè)良好而必需的基礎。但在產(chǎn)品應用的初期,存在開(kāi)關(guān)頻率低、功率密度較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此開(kāi)關(guān)電源主要的發(fā)展方向,是針對上述缺點(diǎn)不斷加以改善。大功率場(chǎng)效應管及絕緣柵晶體管等器件的出現為高頻和大功率變換器提供了極有利的條件。新的器件和新的拓撲理論的出現使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)日趨可靠、成熟、經(jīng)濟、適用。開(kāi)關(guān)電源目前的發(fā)展,可以概括為以下幾個(gè)方面:
1、高頻化技術(shù)
隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的提高,開(kāi)關(guān)變換器的體積也隨之減少,功率密度也得到大幅提升,動(dòng)態(tài)響應得到改善。小功率DC/DC變換器的開(kāi)關(guān)頻率將上升到MHz。但隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的不斷提高,開(kāi)關(guān)元件和無(wú)源元件損耗的增加、高頻寄生參數以及高頻EMI等新的問(wèn)題也將隨之產(chǎn)生。
2、數字化技術(shù)
在傳統功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來(lái)設計和工作。目前,在整個(gè)的電子模擬電路系統中,電視、音響設備、照片處理、通訊、網(wǎng)絡(luò )等都逐步實(shí)現了數字化,而最后一個(gè)沒(méi)有數字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái),數字電源的研究勢頭不減,成果也越來(lái)越多。在電源數字化方面走在前面的公司主要有TI和Microchip。
3、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
為提高變換器的變換效率,各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應用而生,具有代表性的是無(wú)源軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和有源軟開(kāi)關(guān)技術(shù),主要包括零電壓開(kāi)關(guān)/零電流開(kāi)關(guān)(ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電壓/零電流脈寬調制技術(shù)(ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過(guò)渡/零電流過(guò)渡脈寬調制(ZVT/ZCT-PWM)技術(shù)等。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以有效地降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)應力,有助于變換器變換效率的提高。
4、功率因數校正技術(shù)(PFC)
由于A(yíng)C/DC變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),單相整流電源供電的電子設備,電網(wǎng)側(交流輸入端)功率因數僅為0.6~0.65。采用PFC(功率因數校正)變換器,網(wǎng)側功率因數可提高到0.95~0.99,輸入電流THD小于20%。既治理了電網(wǎng)的諧波污染,又提高了電源的整體效率。這一技術(shù)稱(chēng)為有源功率因數校正APFC單相,APFC國內外開(kāi)發(fā)較早,技術(shù)已較成熟。目前PFC技術(shù)主要分為有源PFC技術(shù)和無(wú)源PFC技術(shù)兩大類(lèi),采用PFC技術(shù)可以提高AC/DC變化器輸入端功率因數,減少對電網(wǎng)的諧波污染,但還有待繼續研究發(fā)展。
5、模塊化技術(shù)
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。近年來(lái),有些公司把開(kāi)關(guān)電源的驅動(dòng)保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線(xiàn)寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過(guò)電壓、過(guò)電流、毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了“用戶(hù)專(zhuān)用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴格合理的熱、電、機械方面的設計,達到優(yōu)化完美的境地。由此可見(jiàn),模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線(xiàn),把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。
【上一個(gè)】 開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始進(jìn)入技術(shù)變換的新時(shí)代 | 【下一個(gè)】 使用DPO示波器測量開(kāi)關(guān)電源中的功耗 |
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