逆變電源模塊發展史

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用的電源模塊，它能夠用于數字或模擬負載的供電運用場合。
　　電源模塊化是開關電源的開展趨勢，其能夠進步電源體系的作業牢靠性、可用性、運用便利性，縮短電源的修理和維護時刻，得到了越來越廣泛的運用。

　　而與電源模塊相關的技能包含集成電路的制作、封裝，高頻功率改換、數字化操控、全諧振高頻軟開關、同步整流、智能化操控、電磁兼容、功率因數校對、電源維護操控、并聯均流操控、脈寬調制等技能。

　　跟著半導體技能和封裝技能的改善，高頻軟開關技能的大量運用，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，呈現了芯片級的電源模塊。

　　國際電源商場的散布

　　1 按品牌區分

　　據2007年在美國舉辦的APEC(運用功率電子會議)會議給出的有關數據指出，全球電源商場按品牌區分

　　①有6家臺灣公司，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 按功率半導體器材商場散布區分

　　全球功率半導體器材商場散布

　　①有4家美國廠商名列前位;

　　②20強公司中沒有臺灣公司和中國大陸公司參加;

　　③從全球的角度而言臺灣公司(如MINMAX，Panjit，TaiwanSemi，DCComponents)的規劃仍是偏小;

　　④現在中國大陸公司的規劃仍是偏小。（如上海多商電子）

　　模塊開關電源規劃中的應戰

　　1 進步開關電源的作業效率

　　①下降功率開關管的開關損耗;

　　②最大極限地下降磁性元器材的功率損耗(例如，開關變壓器的磁芯損耗、近場效應損耗、線圈損耗和渦流損耗等)。

　　2 進步模塊開關電源體系的作業牢靠性

　　3 下降模塊開關電源體系的造價

　　4 更高的功率密度

　　進步模塊開關電源商品的功率密度，能夠從以下三個方面下手。一是選用領先的電路拓撲和功率改換技能，進步模塊開關電源商品的作業效率，下降模塊開關電源商品的損耗;二是減小模塊開關電源商品的各部件體積并選用緊湊型技能構造;三是改善模塊開關電源商品的熱規劃，使在高功率密度條件下模塊開關電源商品能極好的散熱。

　　5 更快的操控環路呼應等

　　模塊開關電源的長處和首要技能指標

　　1 模塊開關電源首要有以下長處

　　①運用靈敏、簡略和便利;

　　②縮短了電源的開發周期;

　　③模塊開關電源因為選用全自動化出產和高科技出產技能，因而模塊開關電源的質量穩定、作業牢靠;

　　④模塊開關電源的運用規模廣，可廣泛運用于電信、自動操控、儀器儀表、發電配電、家用電器、冶金礦山、機車、艦船、軍工武器、航空航天和科學實驗等范疇，尤其在高牢靠和高技能范疇模塊開關電源發揮著的主要作用。

　　模塊開關電源的常用技能指標

　　模塊開關電源常用技能指標有最大輸出功率、輸出電壓精度、源電壓效應、負載效應、溫度系數、輸出紋波與噪聲、輸入反射紋波電流、輸入共模噪聲電流、輸出電壓調理規模、維護特性及作業效率等。

當今模塊開關電源規劃面對的應戰

　　1 功率密度和模塊開關電源的散熱

　　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輸出電壓規模;

　　③電源的監控;

　　④電源體系的毛病監測、呼應和維護等。

　　致使模塊開關電源作業效率低的首要要素

　　模塊開關電源的損耗

　　大功率模塊開關電源的損耗首要有高頻開關損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導損耗4有些。而在低電壓大電流輸出的運用場合，整流損耗和線路傳導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損耗占模塊開關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有關，整流輸出電流越大則正向電壓降越大，有也許高達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通電阻小，低耐電壓的場效應管(MOSFET)來替代一般整流二極管。因為同步整流MOSFET具有導通電阻低(通常只要幾mΩ)、阻斷時漏電流小、開關作業頻率高的特色，能夠極大的減小電源整流有些的功耗，使電源體系的作業效率顯著得到進步，但是在詳細運用中同步整流的實現要比二極管整流要雜亂些。在開關電源的低電壓大電流輸出運用場合，同步整流技能有著極好的運用遠景。

　　(3)磁性元器材的損耗

　　變壓器損耗也是模塊開關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、技能構造等有關要素而導致的高頻損耗，銅損是指由變壓器繞組線路而導致的傳導損耗，為了減小變壓器的鐵損，應挑選高頻特性好、高頻損耗小、磁芯構造形狀合理、構造緊湊的磁芯資料。

　　一起為了減小模塊開關電源的體積，應極力進步模塊開關電源的開關作業頻率，如要進步到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，所以在模塊開關電源中有必要選用磁特性優秀的高頻磁芯資料。

　　磁性元器材的尺度巨細和開關作業頻率有密切關系，在磁性元器材答應的作業頻率規模內，磁性元器材的尺度和開關作業頻率成反比，要想減小模塊開關電源高頻開關變壓器和電感等磁性元器材的體積，需進步開關作業頻率。

　　一起，模塊開關,電源模塊中高頻開關變壓器繞組的規劃也很主要，高頻開關變壓器的繞組不僅對銅損有影響，并且關系到高頻開關變壓器繞組間的耦合，對高頻開關變壓器的鐵損也有影響，高頻開關變壓器的規劃和制刁難模塊開關電源的作業性能有很大的影響。

　　模塊開關電源的開展趨勢

　　模塊開關電源的以下幾個開展意向值得注意。

　　●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。一起模塊開關電源的瞬時負載動態呼應特性要快;

　　●運用的高牢靠性，作業安全性要求越來越高;

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