逆變電源模塊發(fā)展史
來源: 發(fā)布時(shí)間:2017-04-18 20:56:50 次瀏覽
電源模塊是能夠直接安裝在打印電路板上運(yùn)用的電源模塊,它能夠用于數(shù)字或模擬負(fù)載的供電運(yùn)用場合。
電源模塊化是開關(guān)電源的開展趨勢,其能夠進(jìn)步電源體系的作業(yè)牢靠性、可用性、運(yùn)用便利性,縮短電源的修理和維護(hù)時(shí)刻,得到了越來越廣泛的運(yùn)用。
而與電源模塊相關(guān)的技能包含集成電路的制作、封裝,高頻功率改換、數(shù)字化操控、全諧振高頻軟開關(guān)、同步整流、智能化操控、電磁兼容、功率因數(shù)校對、電源維護(hù)操控、并聯(lián)均流操控、脈寬調(diào)制等技能。
跟著半導(dǎo)體技能和封裝技能的改善,高頻軟開關(guān)技能的大量運(yùn)用,電源模塊的功率密度越做越高,電源模塊的功率改換效率也越來越高,體積越來越小,呈現(xiàn)了芯片級的電源模塊。
國際電源商場的散布
1 按品牌區(qū)分
據(jù)2007年在美國舉辦的APEC(運(yùn)用功率電子會(huì)議)會(huì)議給出的有關(guān)數(shù)據(jù)指出,全球電源商場按品牌區(qū)分
①有6家臺(tái)灣公司,2家日本公司(含TDK-Lambda),2家美國公司,1家歐洲公司名列前位;
②第15大電源公司的年收入約為200M$;
③現(xiàn)在中國大陸還沒有年收入大于50M$的電源公司。
2 按功率半導(dǎo)體器材商場散布區(qū)分
全球功率半導(dǎo)體器材商場散布
①有4家美國廠商名列前位;
②20強(qiáng)公司中沒有臺(tái)灣公司和中國大陸公司參加;
③從全球的角度而言臺(tái)灣公司(如MINMAX,Panjit,TaiwanSemi,DCComponents)的規(guī)劃仍是偏小;
④現(xiàn)在中國大陸公司的規(guī)劃仍是偏小。(如上海多商電子)
模塊開關(guān)電源規(guī)劃中的應(yīng)戰(zhàn)
1 進(jìn)步開關(guān)電源的作業(yè)效率
①下降功率開關(guān)管的開關(guān)損耗;
②最大極限地下降磁性元器材的功率損耗(例如,開關(guān)變壓器的磁芯損耗、近場效應(yīng)損耗、線圈損耗和渦流損耗等)。
2 進(jìn)步模塊開關(guān)電源體系的作業(yè)牢靠性
3 下降模塊開關(guān)電源體系的造價(jià)
4 更高的功率密度
進(jìn)步模塊開關(guān)電源商品的功率密度,能夠從以下三個(gè)方面下手。一是選用領(lǐng)先的電路拓?fù)浜凸β矢膿Q技能,進(jìn)步模塊開關(guān)電源商品的作業(yè)效率,下降模塊開關(guān)電源商品的損耗;二是減小模塊開關(guān)電源商品的各部件體積并選用緊湊型技能構(gòu)造;三是改善模塊開關(guān)電源商品的熱規(guī)劃,使在高功率密度條件下模塊開關(guān)電源商品能極好的散熱。
5 更快的操控環(huán)路呼應(yīng)等
模塊開關(guān)電源的長處和首要技能指標(biāo)
1 模塊開關(guān)電源首要有以下長處
①運(yùn)用靈敏、簡略和便利;
②縮短了電源的開發(fā)周期;
③模塊開關(guān)電源因?yàn)檫x用全自動(dòng)化出產(chǎn)和高科技出產(chǎn)技能,因而模塊開關(guān)電源的質(zhì)量穩(wěn)定、作業(yè)牢靠;
④模塊開關(guān)電源的運(yùn)用規(guī)模廣,可廣泛運(yùn)用于電信、自動(dòng)操控、儀器儀表、發(fā)電配電、家用電器、冶金礦山、機(jī)車、艦船、軍工武器、航空航天和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等范疇,尤其在高牢靠和高技能范疇模塊開關(guān)電源發(fā)揮著的主要作用。
模塊開關(guān)電源的常用技能指標(biāo)
模塊開關(guān)電源常用技能指標(biāo)有最大輸出功率、輸出電壓精度、源電壓效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、溫度系數(shù)、輸出紋波與噪聲、輸入反射紋波電流、輸入共模噪聲電流、輸出電壓調(diào)理規(guī)模、維護(hù)特性及作業(yè)效率等。
當(dāng)今模塊開關(guān)電源規(guī)劃面對的應(yīng)戰(zhàn)
1 功率密度和模塊開關(guān)電源的散熱
2 低電壓、大電流輸出
3 更為雜亂的電源辦理需要
①電源的排序/跟蹤;
②輸出電壓規(guī)模;
③電源的監(jiān)控;
④電源體系的毛病監(jiān)測、呼應(yīng)和維護(hù)等。
致使模塊開關(guān)電源作業(yè)效率低的首要要素
模塊開關(guān)電源的損耗
大功率模塊開關(guān)電源的損耗首要有高頻開關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗4有些。而在低電壓大電流輸出的運(yùn)用場合,整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占有較大的比重,輸出電壓越低,輸出電流越大,則整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占模塊開關(guān)電源總損耗的比重越大。
(2)整流二極管的損耗與同步整流
在傳統(tǒng)的整流中選用二極管整流,而在低電壓輸出條件下通常選用肖特基二極管整流,肖特基二極管和別的整流二極管比較具有開關(guān)速度快,正向電壓下降的長處,但是肖特基二極管的正向電壓降和整流輸出電流的巨細(xì)有關(guān),整流輸出電流越大則正向電壓降越大,有也許高達(dá)0.5~0.6V或更大,并且肖特基二極管的反向漏電流較大。
而同步整流技能使用導(dǎo)通電阻小,低耐電壓的場效應(yīng)管(MOSFET)來替代一般整流二極管。因?yàn)橥秸?/span>MOSFET具有導(dǎo)通電阻低(通常只要幾mΩ)、阻斷時(shí)漏電流小、開關(guān)作業(yè)頻率高的特色,能夠極大的減小電源整流有些的功耗,使電源體系的作業(yè)效率顯著得到進(jìn)步,但是在詳細(xì)運(yùn)用中同步整流的實(shí)現(xiàn)要比二極管整流要雜亂些。在開關(guān)電源的低電壓大電流輸出運(yùn)用場合,同步整流技能有著極好的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
(3)磁性元器材的損耗
變壓器損耗也是模塊開關(guān)電源損耗的主要有些,變壓器損耗首要有鐵損和銅損。鐵損是指由由變壓器的資料、形狀、技能構(gòu)造等有關(guān)要素而導(dǎo)致的高頻損耗,銅損是指由變壓器繞組線路而導(dǎo)致的傳導(dǎo)損耗,為了減小變壓器的鐵損,應(yīng)挑選高頻特性好、高頻損耗小、磁芯構(gòu)造形狀合理、構(gòu)造緊湊的磁芯資料。
一起為了減小模塊開關(guān)電源的體積,應(yīng)極力進(jìn)步模塊開關(guān)電源的開關(guān)作業(yè)頻率,如要進(jìn)步到500kHz擺布或更高,一般磁芯資料的損耗很大,磁芯很簡單過熱而磁飽滿,以致無法正常作業(yè),所以在模塊開關(guān)電源中有必要選用磁特性優(yōu)秀的高頻磁芯資料。
磁性元器材的尺度巨細(xì)和開關(guān)作業(yè)頻率有密切關(guān)系,在磁性元器材答應(yīng)的作業(yè)頻率規(guī)模內(nèi),磁性元器材的尺度和開關(guān)作業(yè)頻率成反比,要想減小模塊開關(guān)電源高頻開關(guān)變壓器和電感等磁性元器材的體積,需進(jìn)步開關(guān)作業(yè)頻率。
一起,模塊開關(guān),電源模塊中高頻開關(guān)變壓器繞組的規(guī)劃也很主要,高頻開關(guān)變壓器的繞組不僅對銅損有影響,并且關(guān)系到高頻開關(guān)變壓器繞組間的耦合,對高頻開關(guān)變壓器的鐵損也有影響,高頻開關(guān)變壓器的規(guī)劃和制刁難模塊開關(guān)電源的作業(yè)性能有很大的影響。
模塊開關(guān)電源的開展趨勢
模塊開關(guān)電源的以下幾個(gè)開展意向值得注意。
●功率密度越來越高,低電壓(例如,輸出電壓低于3.3V或更低)、大電流輸出。一起模塊開關(guān)電源的瞬時(shí)負(fù)載動(dòng)態(tài)呼應(yīng)特性要快;
●運(yùn)用的高牢靠性,作業(yè)安全性要求越來越高;
電源模塊化是開關(guān)電源的開展趨勢,其能夠進(jìn)步電源體系的作業(yè)牢靠性、可用性、運(yùn)用便利性,縮短電源的修理和維護(hù)時(shí)刻,得到了越來越廣泛的運(yùn)用。
而與電源模塊相關(guān)的技能包含集成電路的制作、封裝,高頻功率改換、數(shù)字化操控、全諧振高頻軟開關(guān)、同步整流、智能化操控、電磁兼容、功率因數(shù)校對、電源維護(hù)操控、并聯(lián)均流操控、脈寬調(diào)制等技能。
跟著半導(dǎo)體技能和封裝技能的改善,高頻軟開關(guān)技能的大量運(yùn)用,電源模塊的功率密度越做越高,電源模塊的功率改換效率也越來越高,體積越來越小,呈現(xiàn)了芯片級的電源模塊。
國際電源商場的散布
1 按品牌區(qū)分
據(jù)2007年在美國舉辦的APEC(運(yùn)用功率電子會(huì)議)會(huì)議給出的有關(guān)數(shù)據(jù)指出,全球電源商場按品牌區(qū)分
①有6家臺(tái)灣公司,2家日本公司(含TDK-Lambda),2家美國公司,1家歐洲公司名列前位;
②第15大電源公司的年收入約為200M$;
③現(xiàn)在中國大陸還沒有年收入大于50M$的電源公司。
2 按功率半導(dǎo)體器材商場散布區(qū)分
全球功率半導(dǎo)體器材商場散布
①有4家美國廠商名列前位;
②20強(qiáng)公司中沒有臺(tái)灣公司和中國大陸公司參加;
③從全球的角度而言臺(tái)灣公司(如MINMAX,Panjit,TaiwanSemi,DCComponents)的規(guī)劃仍是偏小;
④現(xiàn)在中國大陸公司的規(guī)劃仍是偏小。(如上海多商電子)
模塊開關(guān)電源規(guī)劃中的應(yīng)戰(zhàn)
1 進(jìn)步開關(guān)電源的作業(yè)效率
①下降功率開關(guān)管的開關(guān)損耗;
②最大極限地下降磁性元器材的功率損耗(例如,開關(guān)變壓器的磁芯損耗、近場效應(yīng)損耗、線圈損耗和渦流損耗等)。
2 進(jìn)步模塊開關(guān)電源體系的作業(yè)牢靠性
3 下降模塊開關(guān)電源體系的造價(jià)
4 更高的功率密度
進(jìn)步模塊開關(guān)電源商品的功率密度,能夠從以下三個(gè)方面下手。一是選用領(lǐng)先的電路拓?fù)浜凸β矢膿Q技能,進(jìn)步模塊開關(guān)電源商品的作業(yè)效率,下降模塊開關(guān)電源商品的損耗;二是減小模塊開關(guān)電源商品的各部件體積并選用緊湊型技能構(gòu)造;三是改善模塊開關(guān)電源商品的熱規(guī)劃,使在高功率密度條件下模塊開關(guān)電源商品能極好的散熱。
5 更快的操控環(huán)路呼應(yīng)等
模塊開關(guān)電源的長處和首要技能指標(biāo)
1 模塊開關(guān)電源首要有以下長處
①運(yùn)用靈敏、簡略和便利;
②縮短了電源的開發(fā)周期;
③模塊開關(guān)電源因?yàn)檫x用全自動(dòng)化出產(chǎn)和高科技出產(chǎn)技能,因而模塊開關(guān)電源的質(zhì)量穩(wěn)定、作業(yè)牢靠;
④模塊開關(guān)電源的運(yùn)用規(guī)模廣,可廣泛運(yùn)用于電信、自動(dòng)操控、儀器儀表、發(fā)電配電、家用電器、冶金礦山、機(jī)車、艦船、軍工武器、航空航天和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等范疇,尤其在高牢靠和高技能范疇模塊開關(guān)電源發(fā)揮著的主要作用。
模塊開關(guān)電源的常用技能指標(biāo)
模塊開關(guān)電源常用技能指標(biāo)有最大輸出功率、輸出電壓精度、源電壓效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、溫度系數(shù)、輸出紋波與噪聲、輸入反射紋波電流、輸入共模噪聲電流、輸出電壓調(diào)理規(guī)模、維護(hù)特性及作業(yè)效率等。
當(dāng)今模塊開關(guān)電源規(guī)劃面對的應(yīng)戰(zhàn)
1 功率密度和模塊開關(guān)電源的散熱
2 低電壓、大電流輸出
3 更為雜亂的電源辦理需要
①電源的排序/跟蹤;
②輸出電壓規(guī)模;
③電源的監(jiān)控;
④電源體系的毛病監(jiān)測、呼應(yīng)和維護(hù)等。
致使模塊開關(guān)電源作業(yè)效率低的首要要素
模塊開關(guān)電源的損耗
大功率模塊開關(guān)電源的損耗首要有高頻開關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗4有些。而在低電壓大電流輸出的運(yùn)用場合,整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占有較大的比重,輸出電壓越低,輸出電流越大,則整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占模塊開關(guān)電源總損耗的比重越大。
(2)整流二極管的損耗與同步整流
在傳統(tǒng)的整流中選用二極管整流,而在低電壓輸出條件下通常選用肖特基二極管整流,肖特基二極管和別的整流二極管比較具有開關(guān)速度快,正向電壓下降的長處,但是肖特基二極管的正向電壓降和整流輸出電流的巨細(xì)有關(guān),整流輸出電流越大則正向電壓降越大,有也許高達(dá)0.5~0.6V或更大,并且肖特基二極管的反向漏電流較大。
而同步整流技能使用導(dǎo)通電阻小,低耐電壓的場效應(yīng)管(MOSFET)來替代一般整流二極管。因?yàn)橥秸?/span>MOSFET具有導(dǎo)通電阻低(通常只要幾mΩ)、阻斷時(shí)漏電流小、開關(guān)作業(yè)頻率高的特色,能夠極大的減小電源整流有些的功耗,使電源體系的作業(yè)效率顯著得到進(jìn)步,但是在詳細(xì)運(yùn)用中同步整流的實(shí)現(xiàn)要比二極管整流要雜亂些。在開關(guān)電源的低電壓大電流輸出運(yùn)用場合,同步整流技能有著極好的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
(3)磁性元器材的損耗
變壓器損耗也是模塊開關(guān)電源損耗的主要有些,變壓器損耗首要有鐵損和銅損。鐵損是指由由變壓器的資料、形狀、技能構(gòu)造等有關(guān)要素而導(dǎo)致的高頻損耗,銅損是指由變壓器繞組線路而導(dǎo)致的傳導(dǎo)損耗,為了減小變壓器的鐵損,應(yīng)挑選高頻特性好、高頻損耗小、磁芯構(gòu)造形狀合理、構(gòu)造緊湊的磁芯資料。
一起為了減小模塊開關(guān)電源的體積,應(yīng)極力進(jìn)步模塊開關(guān)電源的開關(guān)作業(yè)頻率,如要進(jìn)步到500kHz擺布或更高,一般磁芯資料的損耗很大,磁芯很簡單過熱而磁飽滿,以致無法正常作業(yè),所以在模塊開關(guān)電源中有必要選用磁特性優(yōu)秀的高頻磁芯資料。
磁性元器材的尺度巨細(xì)和開關(guān)作業(yè)頻率有密切關(guān)系,在磁性元器材答應(yīng)的作業(yè)頻率規(guī)模內(nèi),磁性元器材的尺度和開關(guān)作業(yè)頻率成反比,要想減小模塊開關(guān)電源高頻開關(guān)變壓器和電感等磁性元器材的體積,需進(jìn)步開關(guān)作業(yè)頻率。
一起,模塊開關(guān),電源模塊中高頻開關(guān)變壓器繞組的規(guī)劃也很主要,高頻開關(guān)變壓器的繞組不僅對銅損有影響,并且關(guān)系到高頻開關(guān)變壓器繞組間的耦合,對高頻開關(guān)變壓器的鐵損也有影響,高頻開關(guān)變壓器的規(guī)劃和制刁難模塊開關(guān)電源的作業(yè)性能有很大的影響。
模塊開關(guān)電源的開展趨勢
模塊開關(guān)電源的以下幾個(gè)開展意向值得注意。
●功率密度越來越高,低電壓(例如,輸出電壓低于3.3V或更低)、大電流輸出。一起模塊開關(guān)電源的瞬時(shí)負(fù)載動(dòng)態(tài)呼應(yīng)特性要快;
●運(yùn)用的高牢靠性,作業(yè)安全性要求越來越高;