电源模块

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点甚多,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。


      近几年,随着电力电子的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开稳定的电源,进入80年代计算机电源整体实现了电源模块化,先完成计算机的电源换代,进入90年代模块电源相继进入各电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已普遍地使用了电源模块,推进了电源的及时发展。现在,数字电视、LED、IT、安防、高铁、能智化工厂等新兴领域的能智化应用也将大大推进电源市场的发展。


  电源模块是新的一代的电源产品,主要应用于民用、工业和军方用等多领域,包括交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、稳定性高、系统升高容易等特点,模块电源的应用越来越普遍。近几年由于数据业务的及时发展和分布式供电系统的不断推广,模块电源的增幅已经过了其他电源。

  有业内人士认为,电源模块高频化是其发展的方向,高频化使电源模块小型化,并使电源模块进入普遍的应用领域,额外是在高新技能领域的应用,推动了模块电源的发展前进,每年以过两位数字的增加率向着轻、小、薄、低噪声、高稳定、抗阻扰的方向发展。

  电源模块可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技能及生产工艺在国度内外均已成熟和标准化,并已得到用户的承认,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技能和工艺制造问题。另外,模块电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

  一、功率密度没有高只有较高

  随着半导体工艺、封装技能和高频软开关的大量使用,模块电源功率密度越来越大,转换效率越来越高,应用也越来越简单。目前的新型转换及封装技能可使电源的功率密度过(50W/cm3),比传统的电源功率密度加多不止一倍,效率可过90。冲破性的性能,较目前市场上供应的同类型转换器功率密度高4倍,让数据焦点、电信和工业等应用领域构建有用的高压直流配电基础设施。

  二、低压大电流

  随着微处理器工作电压的下降,模块电源输出电压亦从以前的5V降到了现在的3.3V甚至1.8V,业界预测,电源输出电压还将降到1.0V以下。与此同时,集成电路所需的电流增加,要求电源提供较大的负载输出能力。对于1V/100A的模块电源,有用负载相当于0.01,传统技能较难胜任如此高难度的设计要求。在10m负载的情况下,通往负载路径上的每m电阻都会使效率下降10,印制电路板的导线电阻、电感器的串联电阻、MOSFET的导通电阻及MOSFET的管芯接线等对效率都有影响。

  三、数字控制技能大量采用

  电源模块使用数字信号控制(DSC)技能对电源的闭环反馈实施控制,并形成与外界的数字化通讯接口,采取数字控制技能的模块电源是模块电源行业未来发展的新趋势,目前产品还很少,多数模块电源企业不掌握数字控制的模块电源技能,业内人士认为在各应用中,升高的能效的要求将在未来一年里推动电源管理IC的需求。数字电源管理经历了数年的缓慢发展后,现在已经进入了及时发展的阶段。未来10年里,对于能效产品的主要研究将有望推动DC-DC转换器等应用采纳数字电源管理。

  四、能智功率模块开始走热

  能智功率模块不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内藏有过电压,过电流和过热等故障检测电路,并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及及时保护电路构成,即使发生负载事故或使用不当,也可以保保障PM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功率开关元件,内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。IPM以其高稳定性,使用方便越来越大的市场,适合于驱动电机的变频器和各逆变电源,是变频调速,冶金机械,电力牵引,伺服驱动,变频家电的一种较理想的电力电子器件。



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