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淺談電源模塊發(fā)展的開發(fā)設(shè)計要點
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作者:pmoaf1d4f
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發(fā)布時間: 2017-04-27
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模塊電源的薄型化、模塊化、標準化并以積木的體例進行組合的電路拓撲結(jié)構(gòu)得到了日益廣泛的應(yīng)用。如何敏捷推出高品質(zhì)、高可靠性、低成本的模塊電源以進步產(chǎn)品競爭力，還需要我們持續(xù)不斷的在電路、物料、生產(chǎn)工藝等多方面的提升突破。 在咱們國家有模塊電源研發(fā)生產(chǎn)公司大概有上百家甚至幾百家，主要是以小型企業(yè)和私營企業(yè)為主，整體來說競爭力不是很大，行業(yè)集中較低，在電源市場能夠排名進入前10的開關(guān)電源廠家市場的占有率也是不到60%的，而且大多數(shù)的都是我們熟知的國際品牌，國內(nèi)的品牌較少。特別是在中低端的模塊電源市場來看，這個行業(yè)基本表現(xiàn)的是完全的競爭現(xiàn)狀。在高端的電源市場，受對應(yīng)的技術(shù)、工藝等方面的制約，市場集中度很高，市場的份額也就被領(lǐng)先的國際品牌公司所占據(jù)。作為中國企業(yè)，要想中低端市場保持有力競爭，或進軍高端市場與國際品牌刮分市場份額，是每一個業(yè)界人士都關(guān)注的課題。以下將從多個側(cè)面淺析DC-DC模塊電源的發(fā)展趨勢，并對熱點題目進行探究。
1、產(chǎn)品思路的變革
如今國內(nèi)市場的競爭，不再完全是產(chǎn)品品質(zhì)性能的競爭，已開始向產(chǎn)品價格競爭優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變，則電路設(shè)計、物料選型、生產(chǎn)工藝等多方面的不斷創(chuàng)新突破就要放在首要位置，尋求更簡潔、更新穎、成本更低的方案，如果還是墨守成規(guī)，緊隨競爭對手其后，那只會利潤越來越低，最終被淘汰出局。且在新形勢社會下，已不再完全是大魚吃小魚，更多是快魚吃慢魚的形態(tài)了，如果你發(fā)現(xiàn)一個新市場不去快速搶占，則很快被對手搶占先機讓你變得非常被動，甚至無法滲入直接放棄；如果你發(fā)現(xiàn)一個新電路而不去申請保護，很快你就要面臨重新設(shè)計方案或花費高額使用權(quán)而煩惱。
2、電路的創(chuàng)新設(shè)計
電源模塊的電路方案已越趨于成熟，針對不同的電源模塊性能需求，所選的電路方案也已基本固定成型，要使產(chǎn)品鶴立雞群，就必須得在設(shè)計電路上要舍得投入研究突破，如無損電路、軟開關(guān)、新式電路等，像有一種新式變換器“開關(guān)電容變換器”，省去了磁芯變壓器，產(chǎn)品的體積就可以設(shè)計得非常小。或者說，在不失產(chǎn)品性能的前提下，電路還要化繁為簡，降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化電路參數(shù)，提升性能和可靠性。都說產(chǎn)品的品質(zhì)是設(shè)計出來的，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝設(shè)計一定要考慮可生產(chǎn)性，更要滿足可自動化生產(chǎn)，盡量避免人工的參入，一切人參入的工序都是質(zhì)量無法保證，成本高昂。
1、產(chǎn)品思路的變革
如今國內(nèi)市場的競爭，不再完全是產(chǎn)品品質(zhì)性能的競爭，已開始向產(chǎn)品價格競爭優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變，則電路設(shè)計、物料選型、生產(chǎn)工藝等多方面的不斷創(chuàng)新突破就要放在首要位置，尋求更簡潔、更新穎、成本更低的方案，如果還是墨守成規(guī)，緊隨競爭對手其后，那只會利潤越來越低，最終被淘汰出局。且在新形勢社會下，已不再完全是大魚吃小魚，更多是快魚吃慢魚的形態(tài)了，如果你發(fā)現(xiàn)一個新市場不去快速搶占，則很快被對手搶占先機讓你變得非常被動，甚至無法滲入直接放棄；如果你發(fā)現(xiàn)一個新電路而不去申請保護，很快你就要面臨重新設(shè)計方案或花費高額使用權(quán)而煩惱。
2、電路的創(chuàng)新設(shè)計
電源模塊的電路方案已越趨于成熟，針對不同的電源模塊性能需求，所選的電路方案也已基本固定成型，要使產(chǎn)品鶴立雞群，就必須得在設(shè)計電路上要舍得投入研究突破，如無損電路、軟開關(guān)、新式電路等，像有一種新式變換器“開關(guān)電容變換器”，省去了磁芯變壓器，產(chǎn)品的體積就可以設(shè)計得非常小。或者說，在不失產(chǎn)品性能的前提下，電路還要化繁為簡，降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化電路參數(shù)，提升性能和可靠性。都說產(chǎn)品的品質(zhì)是設(shè)計出來的，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝設(shè)計一定要考慮可生產(chǎn)性，更要滿足可自動化生產(chǎn)，盡量避免人工的參入，一切人參入的工序都是質(zhì)量無法保證，成本高昂。
圖1 降壓型的開關(guān)電容變換器拓撲
3、電子物料的革新使用
當今社會科技的發(fā)展是日新月異，電子元器件的更新?lián)Q代的時間越來越短，時刻有一些高技術(shù)、小型化、低功耗、高集成低成本的物料踴躍市場，讓電源模塊產(chǎn)品可以設(shè)計得更高功率密度、更高性能品質(zhì)，成本亦能更低。例如，當前片式阻容元件的主流產(chǎn)品的尺寸是0603型、0402型，正朝著外形尺寸更小的0201型和01005型方向發(fā)展，像106K貼片陶瓷電容已做到0805封裝；SO-8封裝IC的引線綁定工藝改成套裝工藝技術(shù)，可設(shè)計成TSOT23-8更小封裝，功耗低散熱好，功率密度反而提升了2倍以上；和碳化硅二極管（SiC）的極短正向恢復(fù)和反向恢復(fù)時間、缺少正向恢復(fù)和反向恢復(fù)電荷特性，使得物料更小封裝尺寸，效率更高，產(chǎn)品設(shè)計更加緊湊，圖2所示。
圖2
以及隔離反激式DCDC模塊電源設(shè)計所用的PWM控制芯片，國內(nèi)企業(yè)基本還是采用2843或3843等非常成熟普遍的系列芯片，如圖3所示，然而這些芯片的功能已遠遠跟不上模塊電源的發(fā)展需求，功能齊全、高功率密度、低成本、高電磁兼容性能是模塊電源的必然發(fā)展趨勢。所以一些二度集成和封裝等新技術(shù)就油然而生，將一些外圍功能電路全集成在芯片中，甚至包含主功率器件，如斜率補償、欠壓保護、短路保護、遠程控制和開關(guān)管等，構(gòu)成功能完美、外圍器件極少和成本極低的集成芯片或模塊，或是直接購置裸芯片，經(jīng)組裝成功能模塊后封裝，焊接于印制板上，然后鍵合，如圖4所示。這也是當下的研究熱點，國內(nèi)主流企業(yè)和國際品牌，還有一些IC公司都已投入大量的人力和財力往這個方向去設(shè)計開發(fā)物料。像在小功率方面，現(xiàn)在很多IC公司（如TI）涉足電源行業(yè)，他們致力于將小功率電源封裝成IC，然后自己生產(chǎn)、銷售模塊電源，成本則可以做得非常低，這將會給電源企業(yè)非常大的沖擊，到時不得不低聲下氣的找IC公司合作，這也許是模塊電源的發(fā)展趨勢吧。
圖3
圖4
目前國際上已建立了完美的電磁兼容標準與認證系統(tǒng)，國際產(chǎn)品的電磁兼容和安規(guī)認證都有嚴格的設(shè)計要求通過，并作為重要關(guān)鍵性能要求，而我國產(chǎn)品還沒開始對此重視，趨于電磁兼容性能的測試和安規(guī)認證的巨額成本，小企業(yè)無法承受，中企業(yè)的不舍投入，或者說產(chǎn)品國內(nèi)客戶端的無明確要求推動，導致我國產(chǎn)品始終無法與國際產(chǎn)品媲美，無法銷售國外市場，因為電磁兼容標準與認證是國外市場的門檻。還好，我國也逐批宣布了必要通過電磁兼容認證的產(chǎn)品目錄，為民族工業(yè)參與國際化的競爭打下了基礎(chǔ)，也將推動著模塊電源企業(yè)對電磁兼容標準與認證的重視和建設(shè)。
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