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当今电源产业及电源技术的发展趋势

时间:03-25 来源:互联网 点击:

、时间以及频谱资源条件下,各种电气、电子设备可以共存,并不引起性能降低的专门学科。它是伴随着无线电电子学中高频、特高频应用的发展而发展起来的。电磁兼容其实质含义是,一方面设备或系统产生的电磁骚扰,不应对周围设备造成不能承受的干扰,也不应对周围环境造成不能承受的污染;另一方面设备或系统对来自周围环境中的电磁干扰应具有足够的抗御能力。要做到这些,相当困难,设计者必须通过学习和大量的实践,深刻认识电磁兼容的真正含义和产生干扰的途径,采取有效措施进行EMC设计。如:加电网滤波器,采取无源补偿方案,以有效地抑制传导干扰;加各种屏蔽措施,以抑制辐射干扰;加RC吸收网络于电路的适当部位以吸收开关尖峰;利用各种软开关技术,保证开关器件在零电压下导通,零电流下关断,以减小过高的电流、电压梯度所带来的严重电磁干扰;合理设计印制板,合理的地线布局等都会减小电磁干扰。总之,电磁兼容技术发展很快,用户对电磁兼容的要求也会愈来愈高,值得电源供应商倍加注意。

2.1.4 齐全的保护功能

目前,电源中所使用的功率器件价格较贵,其控制电路也比较复杂,另外,电源的负载中一般都含有大量的集成化程度很高的器件,这些器件一般耐受电、热、冲击能力都较差,因此,电源的保护应兼顾本身和负载的安全。目前保护的种类很多,如:极性保护、程序保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。由于电源的种类很多,用途各异,所以,对保护的要求也各有侧重,具体保护的设置应按具体要求而定。电源中加了保护电路后,势必增加元器件,反过来又会影响系统的可靠性,为此要求保护电路本身的可靠性一定要高,以提高整个系统的可靠性,进而提高电源本身的MTBF,这就要求保护的逻辑严密,电路简单,元器件最少,除此而外还要考虑所保护电路本身出现故障的维修度,确保电源的正常工作和高可靠性。

2.2 降低成本的主要途径

降低成本的主要途径如下:

——采用先进的产品设计管理模式,尽力缩短产品研发周期;

——加强全员质量意识,把产品质量贯穿于设计和生产的全过程,力争产品一次合格率100%,确保合同履行率100%与顾客满意度100%;

——电源产品的性能以满足用户为宜,不须过分地追求高指标并合理地选择元器件、原材料,尽可能地降低成本;

——重视人才资源管理,走以人为本的路子,不但要培养、尊重和爱护人才,还要合理地安排和使用,有效地发挥其作用,绝不浪费人才资源;

——以最大的信息量和信誉度加大市场占有率和资金回收率。

3 高频、高效、低压大电流化、标准化是开关电源的发展趋势

3.1 在封装结构上正朝着薄型和超薄型方向发展

以前标准模快的高度是12.7mm(0.5英寸),最近已下降到9.53mm(0.375英寸),一般客户要求薄型封装尺寸为7.5mm(0.295英寸),8.5mm(0.335英寸),10mm(0.394英寸)。外形尺寸趋于国际标准化尺寸,多为1/8、1/4、1/2、3/4和全砖式结构,输出端子相互兼容的设计日趋明显。模块内部控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC/DC变换器比隔离式增长速度快,分布式电源比集中式电源发展快。

3.2 低电压大电流化

随着半导体工艺等级未来十年将从0.18μm向50nm迈进,芯片所需最低电压最终将变为0.6V,但输出电流将朝着大电流方向发展。据市场调查,随着半导体工艺的发展,电源对各种电压的需求百分率走势如表1所列。

表1 电源对各种电压的需求

时间电压值/V
52.51.50.8~1
2005年39%35%15%2%
2010年21%32%30%12%
由表1可以看出未来用户所需电源电压有下降趋势,估计不久将来1V及1V以下的电源需求量将会有明显增加。

3.3 高效化

应用各种软开关技术,包括无源无损软开关技术、有源软开关技术(如ZVS/ZCS谐振、准谐振)、恒频零开关技术、零电压、零电流转换技术及目前同步整流用MOSFET代替整流二极管都能大大地提高模块在低输出电压时的效率,而效率的提高使得敞开式无散热器的电源模块有了实现的可能。这类模块是当今世界模块发展的潮流,必将得到广泛应用。随着器件性能的改变,电源效率即将达到92%(5V)、90%(3.3V)、87.5%(2V)。

3.4 大电流和高密度化

1991年高功率密度定义为每立方英寸输出功率25W,以后逐年增加,1994年为每立方英寸36W,1999年为每立方英寸52W,到2001年为每立方英寸96W,现在每立方英寸达数百W。在全球范围内高功率密度直流转换模块市场以每年16.8%的增长速度向前发展。输出电流将增长到半砖80A、1/4砖50A。目前,

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