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電源模塊設(shè)計的開發(fā)要點詳解

發(fā)布時間:2016-11-25 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】模塊電源的薄型化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化并以積木的體例進(jìn)行組合的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到了日益廣泛的應(yīng)用。如何敏捷推出高品質(zhì)、高可靠性、低成本的模塊電源以進(jìn)步產(chǎn)品競爭力,還需要我們持續(xù)不斷的在電路、物料、生產(chǎn)工藝等多方面的提升突破。

在咱們國家有模塊電源研發(fā)生產(chǎn)公司大概有上百家甚至幾百家,主要是以小型企業(yè)和私營企業(yè)為主,整體來說競爭力不是很大,行業(yè)集中較低,在電源市場能夠排名進(jìn)入前10的開關(guān)電源廠家市場的占有率也是不到60%的,而且大多數(shù)的都是我們熟知的國際品牌,國內(nèi)的品牌較少。特別是在中低端的模塊電源市場來看,這個行業(yè)基本表現(xiàn)的是完全的競爭現(xiàn)狀。在高端的電源市場,受對應(yīng)的技術(shù)、工藝等方面的制約,市場集中度很高,市場的份額也就被領(lǐng)先的國際品牌公司所占據(jù)。作為中國企業(yè),要想中低端市場保持有力競爭,或進(jìn)軍高端市場與國際品牌刮分市場份額,是每一個業(yè)界人士都關(guān)注的課題。以下將從多個側(cè)面淺析DC-DC模塊電源的發(fā)展趨勢,并對熱點題目進(jìn)行探究。

l 產(chǎn)品思路的變革

如今國內(nèi)市場的競爭,不再完全是產(chǎn)品品質(zhì)性能的競爭,已開始向產(chǎn)品價格競爭優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變,則電路設(shè)計、物料選型、生產(chǎn)工藝等多方面的不斷創(chuàng)新突破就要放在首要位置,尋求更簡潔、更新穎、成本更低的方案,如果還是墨守成規(guī),緊隨競爭對手其后,那只會利潤越來越低,最終被淘汰出局。且在新形勢社會下,已不再完全是大魚吃小魚,更多是快魚吃慢魚的形態(tài)了,如果你發(fā)現(xiàn)一個新市場不去快速搶占,則很快被對手搶占先機讓你變得非常被動,甚至無法滲入直接放棄;如果你發(fā)現(xiàn)一個新電路而不去申請保護,很快你就要面臨重新設(shè)計方案或花費高額使用權(quán)而煩惱。

l 電路的創(chuàng)新設(shè)計

電源模塊的電路方案已越趨于成熟,針對不同的電源模塊性能需求,所選的電路方案也已基本固定成型,要使產(chǎn)品鶴立雞群,就必須得在設(shè)計電路上要舍得投入研究突破,如無損電路、軟開關(guān)、新式電路等,像有一種新式變換器“開關(guān)電容變換器”,省去了磁芯變壓器,產(chǎn)品的體積就可以設(shè)計得非常小?;蛘哒f,在不失產(chǎn)品性能的前提下,電路還要化繁為簡,降低產(chǎn)品成本,優(yōu)化電路參數(shù),提升性能和可靠性。都說產(chǎn)品的品質(zhì)是設(shè)計出來的,產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝設(shè)計一定要考慮可生產(chǎn)性,更要滿足可自動化生產(chǎn),盡量避免人工的參入,一切人參入的工序都是質(zhì)量無法保證,成本高昂。
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圖1 降壓型的開關(guān)電容變換器拓?fù)?/div>
l 電子物料的革新使用


當(dāng)今社會科技的發(fā)展是日新月異,電子元器件的更新?lián)Q代的時間越來越短,時刻有一些高技術(shù)、小型化、低功耗、高集成低成本的物料踴躍市場,讓電源模塊產(chǎn)品可以設(shè)計得更高功率密度、更高性能品質(zhì),成本亦能更低。例如,當(dāng)前片式阻容元件的主流產(chǎn)品的尺寸是0603型、0402型,正朝著外形尺寸更小的0201型和01005型方向發(fā)展,像106K貼片陶瓷電容已做到0805封裝;SO-8封裝IC的引線綁定工藝改成套裝工藝技術(shù),可設(shè)計成TSOT23-8更小封裝,功耗低散熱好,功率密度反而提升了2倍以上;和碳化硅二極管(SiC)的極短正向恢復(fù)和反向恢復(fù)時間、缺少正向恢復(fù)和反向恢復(fù)電荷特性,使得物料更小封裝尺寸,效率更高,產(chǎn)品設(shè)計更加緊湊。
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以及隔離反激式DCDC模塊電源設(shè)計所用的PWM控制芯片,國內(nèi)企業(yè)基本還是采用2843或3843等非常成熟普遍的系列芯片,然而這些芯片的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上模塊電源的發(fā)展需求,功能齊全、高功率密度、低成本、高電磁兼容性能是模塊電源的必然發(fā)展趨勢。所以一些二度集成和封裝等新技術(shù)就油然而生,將一些外圍功能電路全集成在芯片中,甚至包含主功率器件,如斜率補償、欠壓保護、短路保護、遠(yuǎn)程控制和開關(guān)管等,構(gòu)成功能完美、外圍器件極少和成本極低的集成芯片或模塊,或是直接購置裸芯片,經(jīng)組裝成功能模塊后封裝,焊接于印制板上,然后鍵合。這也是當(dāng)下的研究熱點,國內(nèi)主流企業(yè)和國際品牌,還有一些IC公司都已投入大量的人力和財力往這個方向去設(shè)計開發(fā)物料。像在小功率方面,現(xiàn)在很多IC公司(如TI)涉足電源行業(yè),他們致力于將小功率電源封裝成IC,然后自己生產(chǎn)、銷售模塊電源,成本則可以做得非常低,這將會給電源企業(yè)非常大的沖擊,到時不得不低聲下氣的找IC公司合作,這也許是模塊電源的發(fā)展趨勢吧。
l 電磁兼容與認(rèn)證要求
l 電磁兼容與認(rèn)證要求

目前國際上已建立了完美的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證系統(tǒng),國際產(chǎn)品的電磁兼容和安規(guī)認(rèn)證都有嚴(yán)格的設(shè)計要求通過,并作為重要關(guān)鍵性能要求,而我國產(chǎn)品還沒開始對此重視,趨于電磁兼容性能的測試和安規(guī)認(rèn)證的巨額成本,小企業(yè)無法承受,中企業(yè)的不舍投入,或者說產(chǎn)品國內(nèi)客戶端的無明確要求推動,導(dǎo)致我國產(chǎn)品始終無法與國際產(chǎn)品媲美,無法銷售國外市場,因為電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證是國外市場的門檻。還好,我國也逐批宣布了必要通過電磁兼容認(rèn)證的產(chǎn)品目錄,為民族工業(yè)參與國際化的競爭打下了基礎(chǔ),也將推動著模塊電源企業(yè)對電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證的重視和建設(shè)。
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