逆變電源模塊發(fā)展史

2017-04-18 20:56:50

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(chǎng)合。
　　電源模塊化是開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)展趨勢(shì)，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(lái)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(kāi)關(guān)、同步整流、智能化操控、電磁兼容、功率因數(shù)校對(duì)、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(kāi)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(lái)越高，體積越來(lái)越小，呈現(xiàn)了芯片級(jí)的電源模塊。

　　國(guó)際電源商場(chǎng)的散布

　　1 按品牌區(qū)分

　　據(jù)2007年在美國(guó)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(chǎng)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(guó)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(guó)大陸還沒(méi)有年收入大于50M$的電源公司。

　　2 按功率半導(dǎo)體器材商場(chǎng)散布區(qū)分

　　全球功率半導(dǎo)體器材商場(chǎng)散布

　　①有4家美國(guó)廠商名列前位;

　　②20強(qiáng)公司中沒(méi)有臺(tái)灣公司和中國(guó)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(guó)大陸公司的規(guī)劃仍是偏小。（如上海多商電子）

　　模塊開(kāi)關(guān)電源規(guī)劃中的應(yīng)戰(zhàn)

　　1 進(jìn)步開(kāi)關(guān)電源的作業(yè)效率

　　①下降功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器的磁芯損耗、近場(chǎng)效應(yīng)損耗、線(xiàn)圈損耗和渦流損耗等)。

　　2 進(jìn)步模塊開(kāi)關(guān)電源體系的作業(yè)牢靠性

　　3 下降模塊開(kāi)關(guān)電源體系的造價(jià)

　　4 更高的功率密度

　　進(jìn)步模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)電源商品的作業(yè)效率，下降模塊開(kāi)關(guān)電源商品的損耗;二是減小模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)電源商品的熱規(guī)劃，使在高功率密度條件下模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的長(zhǎng)處和首要技能指標(biāo)

　　1 模塊開(kāi)關(guān)電源首要有以下長(zhǎng)處

　　①運(yùn)用靈敏、簡(jiǎn)略和便利;

　　②縮短了電源的開(kāi)發(fā)周期;

　　③模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的質(zhì)量穩(wěn)定、作業(yè)牢靠;

　　④模塊開(kāi)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(chē)、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(kāi)關(guān)電源發(fā)揮著的主要作用。

　　模塊開(kāi)關(guān)電源的常用技能指標(biāo)

　　模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)電源規(guī)劃面對(duì)的應(yīng)戰(zhàn)

　　1 功率密度和模塊開(kāi)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(cè)、呼應(yīng)和維護(hù)等。

　　致使模塊開(kāi)關(guān)電源作業(yè)效率低的首要要素

　　模塊開(kāi)關(guān)電源的損耗

　　大功率模塊開(kāi)關(guān)電源的損耗首要有高頻開(kāi)關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線(xiàn)路傳導(dǎo)損耗4有些。而在低電壓大電流輸出的運(yùn)用場(chǎng)合，整流損耗和線(xiàn)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(xiàn)路傳導(dǎo)損耗占模塊開(kāi)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(kāi)關(guān)速度快，正向電壓下降的長(zhǎng)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(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)來(lái)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源的低電壓大電流輸出運(yùn)用場(chǎng)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(kāi)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(xiàn)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(kāi)關(guān)電源的體積，應(yīng)極力進(jìn)步模塊開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)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(jiǎn)單過(guò)熱而磁飽滿(mǎn)，以致無(wú)法正常作業(yè)，所以在模塊開(kāi)關(guān)電源中有必要選用磁特性?xún)?yōu)秀的高頻磁芯資料。

　　磁性元器材的尺度巨細(xì)和開(kāi)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(kāi)關(guān)作業(yè)頻率成反比，要想減小模塊開(kāi)關(guān)電源高頻開(kāi)關(guān)變壓器和電感等磁性元器材的體積，需進(jìn)步開(kāi)關(guān)作業(yè)頻率。

　　一起，模塊開(kāi)關(guān),電源模塊中高頻開(kāi)關(guān)變壓器繞組的規(guī)劃也很主要，高頻開(kāi)關(guān)變壓器的繞組不僅對(duì)銅損有影響，并且關(guān)系到高頻開(kāi)關(guān)變壓器繞組間的耦合，對(duì)高頻開(kāi)關(guān)變壓器的鐵損也有影響，高頻開(kāi)關(guān)變壓器的規(guī)劃和制刁難模塊開(kāi)關(guān)電源的作業(yè)性能有很大的影響。

　　模塊開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)展趨勢(shì)

　　模塊開(kāi)關(guān)電源的以下幾個(gè)開(kāi)展意向值得注意。

　　●功率密度越來(lái)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(kāi)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(lái)越高;

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