智能化帶動開關(guān)電源市場迅猛發(fā)展
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率(占空比)，調(diào)整輸出電壓，維持輸出穩(wěn)定的一種電源。早在20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代，進(jìn)入90年代開關(guān)電源已廣泛應(yīng)用在各種電子、電器設(shè)備，程控交換機(jī)、通訊、電力檢測設(shè)備電源和控制設(shè)備電源之中。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，中國的開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)已形成了自己完善的產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)中國電源學(xué)會統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)生產(chǎn)開關(guān)電源的企業(yè)超過一千家。
開關(guān)電源是電子電源的主要大類產(chǎn)品，由于其小型化、重量輕、功率密度/轉(zhuǎn)換效率高、輸入電壓范圍廣、熱消耗較少等眾多種優(yōu)點(diǎn)，并得益于電子產(chǎn)品輕薄短小的需求趨勢，其發(fā)展迅速，迅速取代線性電源普及于各種電子產(chǎn)品領(lǐng)域。根據(jù)中國電源學(xué)會收集整理的數(shù)據(jù)，2008年全國開關(guān)電源(主要包含消費(fèi)類開關(guān)電源、工業(yè)類開關(guān)電源、通信電源、PC電源)產(chǎn)值達(dá)到855億元，2009年達(dá)931億元，增長8.8%；2010年達(dá)到1027億元，增長10.3%。按開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分，占據(jù)全行業(yè)產(chǎn)出份額第一的是工業(yè)類開關(guān)電源，2010年達(dá)到全行業(yè)產(chǎn)值的比重為56%，居第二位的是消費(fèi)類開關(guān)電源，占32%，通信開關(guān)電源占6%，PC開關(guān)電源占3%。
節(jié)能降耗開關(guān)電源給力家用電器“智”造
家電智能化，作為當(dāng)今家電產(chǎn)業(yè)綠色、節(jié)能的另一大發(fā)展趨勢，它是隨著節(jié)能減排技術(shù)改造后，對家電產(chǎn)業(yè)有針對性的，趨于更人性化理念的升級詮釋。根據(jù)智能的概念，只有模擬人的某種能力，從而能夠?qū)ψ陨硇阅苓M(jìn)行自我完善，達(dá)到人類某種需求，這就是真正的智能家用電器，而開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的加入，也讓家電產(chǎn)業(yè)“智”造更加給力。
隨著上游元器件技術(shù)水平的提高和自身關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)在過去30年中取得了飛速的發(fā)展。到20世紀(jì)80年代后期，開關(guān)電源的成本和控制電路問題等技術(shù)難關(guān)被攻克后，其已迅速成長為電源中的主流產(chǎn)品。在節(jié)能降耗政策環(huán)境的影響下，高效、節(jié)能已經(jīng)成為電源類產(chǎn)品發(fā)展的方向，電源企業(yè)在設(shè)計(jì)、材料、工藝等方面已實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級，在數(shù)字電視、LED、IT等新興領(lǐng)域的智能化應(yīng)用也將呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的趨勢，并帶給我國開關(guān)電源行業(yè)更大市場空間，并使之繼續(xù)保持快速發(fā)展。
根據(jù)國際知名調(diào)查機(jī)構(gòu)DATABEANS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從2004年至2010年每年全球開關(guān)電源市場銷售額平均保持了15%左右的幅度增長，到2010年約為120億美元的銷售額，其中消費(fèi)電子類電源、通訊領(lǐng)域電源和工業(yè)領(lǐng)域電源的市場份額分別排名前三位，其市場規(guī)模分別為35億美元、34億美元、25億美元。
提升服務(wù)競爭力實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)高效復(fù)合增長
開關(guān)電源產(chǎn)品型號非常多，一般企業(yè)無法在每一個細(xì)分市場獲得優(yōu)勢，除電源適配器和手機(jī)充電器這種標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品競爭激烈毛利較低之外，各企業(yè)都有其主攻的細(xì)分市場，積極開拓新興領(lǐng)域，能夠獲得較好的利潤率。目前，開關(guān)電源行業(yè)拓展銷售渠道的方式主要有參加行業(yè)展會、在專業(yè)平面媒體和行業(yè)網(wǎng)站推廣以及客戶相互推薦等，而擁有優(yōu)質(zhì)的客戶資源是企業(yè)實(shí)力最直接的體現(xiàn)。有實(shí)力的大型電源企業(yè)基本上都開始從OEM向ODM轉(zhuǎn)型，為客戶提供研發(fā)設(shè)計(jì)到加工一站式服務(wù)，這些企業(yè)的品牌已經(jīng)在業(yè)內(nèi)有一定的聲譽(yù)，在產(chǎn)品質(zhì)量和研發(fā)能力方面均得到客戶認(rèn)可，已經(jīng)具備對產(chǎn)品進(jìn)行內(nèi)部功能設(shè)計(jì)和外觀設(shè)計(jì)的能力。
據(jù)中國電源學(xué)會及ICTresearch預(yù)測，2015年中國電源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到2156億元，我國開關(guān)電源產(chǎn)值將達(dá)到1875億元。2011-2015年年均復(fù)合增長13.39%。未來會有越來越多的整體產(chǎn)品生產(chǎn)廠商把定制電源業(yè)務(wù)外包出去，利用外部優(yōu)秀的專業(yè)化團(tuán)隊(duì)承接其業(yè)務(wù)，從而專注核心業(yè)務(wù)，達(dá)到降低成本、提高效率、增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力和對外環(huán)節(jié)應(yīng)變能力。在該趨勢下，將會有更多的OEM/ODM廠商把服務(wù)作為自己的競爭力。
開關(guān)電源真正的發(fā)展是從70年代開始的，在此期間系統(tǒng)的電力電子理論的確立為開關(guān)電源的發(fā)展提供了一個良好而必需的基礎(chǔ)。但在產(chǎn)品應(yīng)用的初期，存在開關(guān)頻率低、功率密度較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此開關(guān)電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點(diǎn)不斷加以改善。大功率場效應(yīng)管及絕緣柵晶體管等器件的出現(xiàn)為高頻和大功率變換器提供了極有利的條件。新的器件和新的拓?fù)淅碚摰某霈F(xiàn)使得開關(guān)電源技術(shù)日趨可靠、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用。開關(guān)電源目前的發(fā)展,可以概括為以下幾個方面：
1、高頻化技術(shù)
隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)變換器的體積也隨之減少，功率密度也得到大幅提升，動態(tài)響應(yīng)得到改善。小功率DC/DC變換器的開關(guān)頻率將上升到MHz。但隨著開關(guān)頻率的不斷提高，開關(guān)元件和無源元件損耗的增加、高頻寄生參數(shù)以及高頻EMI等新的問題也將隨之產(chǎn)生。
2、數(shù)字化技術(shù)
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計(jì)和工作。目前，在整個的電子模擬電路系統(tǒng)中，電視、音響設(shè)備、照片處理、通訊、網(wǎng)絡(luò)等都逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，而最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭不減，成果也越來越多。在電源數(shù)字化方面走在前面的公司主要有TI和Microchip。
3、軟開關(guān)技術(shù)
為提高變換器的變換效率，各種軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用而生，具有代表性的是無源軟開關(guān)技術(shù)和有源軟開關(guān)技術(shù)，主要包括零電壓開關(guān)/零電流開關(guān)(ZVS/ZCS)諧振、準(zhǔn)諧振、零電壓/零電流脈寬調(diào)制技術(shù)(ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過渡/零電流過渡脈寬調(diào)制(ZVT/ZCT-PWM)技術(shù)等。采用軟開關(guān)技術(shù)可以有效地降低開關(guān)損耗和開關(guān)應(yīng)力，有助于變換器變換效率的提高。
4、功率因數(shù)校正技術(shù)(PFC)
由于AC/DC變換電路的輸入端有整流元件和濾波電容，在正弦電壓輸入時,單相整流電源供電的電子設(shè)備，電網(wǎng)側(cè)(交流輸入端)功率因數(shù)僅為0.6～0.65。采用PFC(功率因數(shù)校正)變換器，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可提高到0.95～0.99，輸入電流THD小于20%。既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了電源的整體效率。這一技術(shù)稱為有源功率因數(shù)校正APFC單相，APFC國內(nèi)外開發(fā)較早，技術(shù)已較成熟。目前PFC技術(shù)主要分為有源PFC技術(shù)和無源PFC技術(shù)兩大類，采用PFC技術(shù)可以提高AC/DC變化器輸入端功率因數(shù)，減少對電網(wǎng)的諧波污染，但還有待繼續(xù)研究發(fā)展。
5、模塊化技術(shù)
模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。近年來，有些公司把開關(guān)電源的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去，構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM)，不但縮小了整機(jī)的體積，更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重，對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流、毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM)，它把一臺整機(jī)的所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化完美的境地。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機(jī)體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數(shù)降到最小，從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。
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