开关电源及其功率材料的市场与技术动向.doc

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1、开关电源及其功率材料的市场与技术动向黄刚（899厂高级工程师）在电脑、电子仪器和通讯系统屮应用极为广泛的开关电源，在近半个世纪的发展过程屮，因具有轻、小、高效等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，成为电子电源屮的主流产品。人们在开关电源技术领域里，边开发相关电子技术，边开发新型功率材料和元器件，两者相互促进，推动着开关电源每年以超过两位数的增长率向轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰方向发展。开关电源迅速发展的成因工作原理的牵引开关电源的工件原理是基于半导体开关管接通或断开，在理论上有最低损耗点。新

2、开发的谐振转换器在原理上又可以把开关元件的电压、电流波形作成零交叉，使开关损耗减小到零。这就使开关电源具有发热量低、效率高等特点，I大I而适应了全球节能化的需要。小型化的追求小型化是电子整机必然的发展趋势，传统的串联调节式电源被开关调节式电源収代,这更容易实现电子整机的小型化。高频化的趋势开关频率的提高意味着变床器体积的减小，I大I此，电子整机高频化将推动电源向小型化发展。小型元件奠定基础变床器、半导体晶体管、滤波电容器和电感线圈是开关电源的关键兀件，这些元件的不断小型化和高智能化，为电源小型化发展创造

3、了条件。开关电源的市场现状与发展开关电源分AC/DC和DC/DC两大类。主耍适用领域有计算机、通讯办公设备、控制设备、电子仪器等投资类产品及电视、摄像机、VCD（DVD）、电子游戏机等消费类产品。H前全球开关电源制造厂商约500家。1992年世界开关电源的销伟额为84亿美元，到1999年已达166亿美元，其间的综合年增长率在10%以上，高于界电子产品的整体发展水平（8.8%），其中DC/DC产品的市场份额从20%上升到24%。刺激开关电源市场进…步扩人并将继续推动开关电源技术进步的丄耍用户是计算机及其外

4、朗设备：另外，快速发展的通信及消费品市场也正逐渐成为开关电源装置制造厂家的重心。主耍技术革新的进步如功率系数的校丄E、相位调制、高频电源转换、零电床及零电流转换、单片式转换器为该工业注入了新的活力。随着这些技术实用化的进步，开关电源的设计会得到人人改处日本是开关电源产量最人和口动化生产技术水平最高的国家，采用表而安装元器件（SMC/SMD）和片膜技术将大多数电子电路元件组成混合集成电路，生产加工实现了自动化，从而提高了可靠度，降低了成本，产品真止做到了轻、小、薄（如利用集成电路技术将开关电源屮2W以下的

5、电路元件与集成电路做成了SmartPowerIC）0表面安装技术（SMT）和高密度安装的广泛使用，已经导致更小型电源的出现。口从M（）S场效应品体管的价格降低和尺寸缩小之后，日、美、欧采用MOS场效应晶体管的小型化开关电源陆续被开发出來，这些新产品的工作频率和开关速度较高，比原有产品更安全、可靠，且价格低廉°H本作为世界电子仪器设备的制造屮心，对开关电源的需求最人，约占世界市场的48%,英次是美国和欧洲,分别片29%和11%。我国近年计算机、通讯业发展神速，所用AC/DC、DC/DC产品有很大的潜在市场

6、。我国开关电源厂商共100余家，人多为港台的合资企业，其年产能力在1000万只以上，国内市场需求约350万只，其余均出口国外。我国开关电源现在的主流产品屮仍为线性型和ATX型电源，主要用于计算机领域。而用于移动电话、灯控等领域的微小型及嵌入式智能开关电源尚未批量生产。开关电源产品的技术发展动向开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳上、低噪声、抗干扰和实现模块化。小型、薄型、轻量化由于电源轻、小、薄的关键是高频化，因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件，特别是改善二次整流管的损耗及变床器电容器的

7、小型化，并同时采用SMT技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。高效率为了使开关电源轻、小、薄，高频化（开关频率达兆赫级）是必然发展趋势。而高频化又必然使传统的PWM开关（属硬开关）功耗加人，效率降低，噪声也提高了，达不到高频、高效的预期效益，I大I此实现零电圧导通、零电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。采用软开关技术可使效率达到85-88%o据悉，美国VICOR开关电源公司设计制造了多种ECZ软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有800W、600W.300W等，相应的功率密

8、度为6.2、10、17W/ciA效率为80-90%；口本NemicLambda公司

9、~1前推出一种采用软开关技术的高频开关电源模块KM系列（口本人称这种技术为“部分谐振）,开关频率为200-300kHz,功率密度为27W/cm用同步整流器（即用MOS-FER代替肖特棊二极管）使整个电路效率提高到90%。高可靠开关电源使用的元器件比连续工作电源多数十倍，因此降低了可靠性。从寿命角度出发,电解电容器、光耦合器及排风扇等器件的寿命决左着电源的寿