電源設計控必須了解的2017三大趨勢

　　2017電源市場(chǎng)需求和技術(shù)趨勢風(fēng)向如何?來(lái)e星球，與超六萬(wàn)的專(zhuān)業(yè)人士一起把握潮流!

　　需求往往是推動(dòng)創(chuàng )新的源泉，無(wú)論是時(shí)尚、金融亦或是我們熟悉的電源領(lǐng)域都存在這樣的現象。抓住了用戶(hù)需求，潛在的創(chuàng )新動(dòng)力才會(huì )被激發(fā)，也只有適應需求的創(chuàng )新才是最具生命周期的。2017年電源需求在哪?創(chuàng )新著(zhù)力點(diǎn)在哪?帶著(zhù)疑問(wèn)與期盼請來(lái)亞洲第一大電子展——2017年慕尼黑上海電子展一探究竟吧!3月14日-16日將有超過(guò)6萬(wàn)多名的專(zhuān)業(yè)觀(guān)眾以及眾多的國內外領(lǐng)先電源廠(chǎng)商集聚上海新國際博覽中心，深度探討2017年中國電源市場(chǎng)需求與走勢，為您的電源創(chuàng )新提供設計動(dòng)力!

　　中國電源市場(chǎng)未來(lái)需求有多大?據專(zhuān)業(yè)調研機構的最新數據表明：中國電源市場(chǎng)在2017-2020年將繼續保持穩步的增長(cháng)速度，到2020年，中國電源市場(chǎng)的規模將達到2567億元。

　　2017-2020年中國電源市場(chǎng)規模走勢

　　面對每年2000多億的電源市場(chǎng)“大蛋糕”，上游廠(chǎng)商不斷推陳出新，以適應持續變化苛刻的設計需求;下游設計則呈現多元化發(fā)展。諸如數字控的支持者認為：數字電源較模擬電源適應性強、更靈活，未來(lái)會(huì )不會(huì )是一邊倒的趨勢呢?出于對高效率與低耗能電源的需求，材料控的支持者對氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 開(kāi)關(guān)器件等寬帶隙 (WBG) 器件充滿(mǎn)信心，但談及價(jià)格又有些神傷……

　　數字控：電源管理IC廠(chǎng)商競相排兵布陣

　　盡管模擬電源解決方案的成本、性能(如負載變化時(shí)的電源響應時(shí)間)、占板面積等指標都優(yōu)于當前的數字電源解決方案，但對于期待創(chuàng )新的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，它完全是一種固定模式的黑盒應用，抑制了開(kāi)發(fā)人員發(fā)揮創(chuàng )造力的激情。

　　數字電源正是為了克服現代電源的復雜性而提出的，它實(shí)現了數字和模擬技術(shù)的融合，提供了很強的適應性與靈活性，具備直接監視、處理并適應系統條件的能力，能夠滿(mǎn)足幾乎任何電源要求。數字電源還可通過(guò)遠程診斷以確保持續的系統可靠性，實(shí)現故障管理、過(guò)電壓(流)保護、自動(dòng)冗余等功能。目前，模擬技術(shù)+DSP/MCU正成為數字電源的主要趨勢。

　　而來(lái)自調研機構IHS公司旗下IMS Research的報告顯示，預計2017年全球數字電源市場(chǎng)營(yíng)業(yè)收入將增至124億美元，數字電源IC市場(chǎng)將達到26億美元。數字電源市場(chǎng)以服務(wù)器和通信設備應用為主導，同時(shí)拓展至其他更多應用領(lǐng)域，猶如星火燎原之勢。

　　慕尼黑上海電子展作為電子行業(yè)的開(kāi)年大戲， 2017年3月將有不少領(lǐng)先的電源芯片公司如東芝(展位號E4.4300)、羅姆(展位號E4.4100)、意法半導體(展位號E4.4102)、凌力爾特(展位號E4.4401)、芯源(展位號E4.4112)、比亞迪(展位號E4.4512)等集體展示電源管理芯片。各大電源管理IC廠(chǎng)商面對誘人的數字電源市場(chǎng)需求，都在抓緊排兵布陣。

　　2017年慕尼黑上海電子展展館布局圖

　　數字控的忠實(shí)擁護者之所以采用數字電源管理，是因為數字電源能提供有關(guān)電源系統的準確信息，而且能輕而易舉地自主控制和監察幾十個(gè)電壓。制造商為專(zhuān)門(mén)市場(chǎng)提供定制和經(jīng)濟實(shí)惠的器件，這使新手和經(jīng)驗老道的數字電源設計者都可以輕松使用。凌力爾特(慕尼黑上海電子展展位號E4.4401)最近提供的多節電池監視器LTC2944就是其中之一。

　　LTC2944可用來(lái)直接測量 3.6V 至 60V 的電池組。電源和測量引腳上絕對不需要電平移位電路以連接多節電池電壓，因此最大限度減小了總電流消耗，同時(shí)保持測量準確度。LTC2944 是一款真正的高壓電池監視器，能夠以 1% 的準確度測量電荷、電壓、電流和溫度，要準確地評估電池電荷狀態(tài) (SoC)，這些參數是必不可少的。

　　適合多節電池系統的 60V 電池監視器

　　無(wú)線(xiàn)控：拒絕束縛，我的電源我做主

　　數字電源滿(mǎn)足了設計工程師對靈活、智能的方便電源管理需求，而無(wú)線(xiàn)電源的出現，則讓用戶(hù)擺脫了線(xiàn)纜的束縛，提供更多的生活便利性。

　　來(lái)自專(zhuān)業(yè)機構的預測：到2018年，全球無(wú)線(xiàn)電源接收器出貨量將達到10億顆。全球領(lǐng)先的半導體供應商ST意法半導體(慕尼黑上海電子展展位號E4.4102)，通過(guò)內置收發(fā)器提供整體解決方案，支持Qi、PMA等多個(gè)工業(yè)標準和終端電源規范標準，其中包括物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、手機、可穿戴設備、電動(dòng)工具、汽車(chē)級和醫療級電源等。

　　意法半導體不久前推出的STWBC-WA充電發(fā)射控制器配合STWLC04無(wú)線(xiàn)充電接收器，采用比市面上其它無(wú)線(xiàn)充電芯片組所用線(xiàn)圈更小的線(xiàn)圈，在接收端只使用11mm直徑的線(xiàn)圈，在發(fā)射端使用20mm線(xiàn)圈，可以傳輸高達1W的電能，讓?xiě)迷O備的外觀(guān)尺寸變得更小、更纖薄。如果在發(fā)射端使用大線(xiàn)圈和全橋電路，輸電能力可提高到 3W。因為不再需要傳統充電接口，無(wú)線(xiàn)充電可以簡(jiǎn)化外殼設計和密封技術(shù)，防止塵土或水汽進(jìn)入機器內部。

　　STWBC-WA充電發(fā)射控制器配合STWLC04無(wú)線(xiàn)充電接收器

　　材料控：SiC與GaN的共舞

　　另外，值得關(guān)注的是，隨著(zhù)全球節能環(huán)保意識抬頭，電源產(chǎn)業(yè)開(kāi)始投入提高產(chǎn)品效率、降低功耗以及減少材料使用的技術(shù)開(kāi)發(fā)，加上電動(dòng)車(chē)、再生能源以及各種能源傳輸與轉換系統不斷要求高效率與低耗能設計，使得性能更加優(yōu)異的SiC與GaN等高規格功率元件有了用武之地。

　　為了實(shí)現高效率的能源傳輸與利用，這些高性能功率元件在能源轉換中扮演著(zhù)重要角色。傳統硅基(Si-based)材料由于無(wú)法提供較低導通電阻，因而在電力傳輸或轉換時(shí)導致大量能量損耗。SiC元件則由于具備高導熱特性，加上材料具有寬能隙特性而能耐高壓與承受大電流，更符合高溫作業(yè)應用與高能效利用的要求。

　　一直以來(lái)在SiC功率器件領(lǐng)域處于業(yè)界領(lǐng)先地位的羅姆半導體(慕尼黑上海電子展展位號E4.4100)，其第2、3代SiC-MOSTET、全SiC功率模塊產(chǎn)品具有具有高速開(kāi)關(guān)、低開(kāi)關(guān)損耗、高速恢復、消除寄生二極管通電導致的元件劣化問(wèn)題等特點(diǎn)。

　　羅姆全SiC功率模塊

　　雖然SiC優(yōu)點(diǎn)滿(mǎn)滿(mǎn)，但相比Si產(chǎn)品，SiC市場(chǎng)目前的規模還不到Si的10%。為何?羅姆半導體(深圳)有限公司分立元器件部高級經(jīng)理水原德健曾指出，最大的局限性是價(jià)格較高。為了降低成本，需要幾個(gè)方面的改進(jìn)：第一是在開(kāi)發(fā)上，盡量把晶圓做得更大，因為晶圓越大，每個(gè)晶圓上可以取得的die/chip(籽片/芯片)也就越多，浪費的地方也會(huì )越少;第二是提高工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率，SiC的生產(chǎn)時(shí)間很長(cháng)，因為SiC是Si加上C，生產(chǎn)時(shí)間大約是普通Si的6倍;第三，希望市場(chǎng)上的用量加大，用量越大，單價(jià)才會(huì )降下來(lái)。

　　2017年，SiC的市場(chǎng)價(jià)格降下來(lái)了嗎?它在第一大應用太陽(yáng)能PV(光伏)逆變器以及火熱的新能源汽車(chē)(EV/HEV)市場(chǎng)表現如何?3月14-16日，慕尼黑上海電子展上揭曉一切!

　　放著(zhù)，我來(lái)?

　　相較于SiC，GaN功率元件算是后起之秀。但目前已廣泛應用于LED照明，并在無(wú)線(xiàn)應用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用?；贕aN的開(kāi)關(guān)功率晶體管可實(shí)現全新電源應用，與Si晶體管相比：在高壓下運轉時(shí)，性能更高，損耗更低;GaN的高頻操作特性可以在保持高效率的同時(shí)提高性能。這些優(yōu)點(diǎn)使得GaN將首先在更高性能電源設計中占據一席之地，以滿(mǎn)足客戶(hù)對更高效電源轉換方面的發(fā)展前景一定能夠滿(mǎn)足這方面的要求。

　　據調研機構Yole的預測GaN功率市場(chǎng)邁向整合，準備迎向巨大成長(cháng)?！癎aN元件市場(chǎng)可望在2020年達到6億美元的規模，屆時(shí)將需要制造58萬(wàn)片6寸晶圓。此外，GaN市場(chǎng)將于2016年起迅速發(fā)展，伴隨電動(dòng)車(chē)(EV)/油電混合車(chē)(HEV)將在2018-2019年開(kāi)始采用GaN，2020年以前估計可實(shí)現80%的CAGR成長(cháng)。

　　轉型為元器件代理商的富士通電子元器件(上海)有限公司(慕尼黑上海電子展展位號E4.4312)將攜代理產(chǎn)品線(xiàn)Transphorm公司獨特的GaN技術(shù)和產(chǎn)品方案亮相上海慕尼黑電子展，其采用創(chuàng )新的Cascode結構的HEMT高壓產(chǎn)品讓Transphorm在氮化鎵功率表技術(shù)領(lǐng)域劍走偏鋒，成為該陣營(yíng)的領(lǐng)頭羊。

　　HEMT器件獨特的Cascode結構剖析

　　2017年電源市場(chǎng)百家爭鳴、百花齊放的現象還將繼續在慕尼黑上海電子展輪番上演，不管您是何種控的支持者，相信都能在展會(huì )上找到對應的最佳解決方案!

　　2017慕尼黑上海電子展同期還舉行了一系列高質(zhì)量、國際性的創(chuàng )新論壇，緊緊把握汽車(chē)、電力電子、醫療、嵌入式、連接器等熱門(mén)應用市場(chǎng)與高速發(fā)展行業(yè)，促進(jìn)電子供應商與行業(yè)客戶(hù)之間的互動(dòng)，搭建一個(gè)探討技術(shù)創(chuàng )新的平臺。國際電力電子創(chuàng )新論壇也有來(lái)自行業(yè)內的專(zhuān)家、學(xué)者將共同探討電源變換與微電網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)充電與汽車(chē)電源技術(shù)、工業(yè)4.0時(shí)代的電源技術(shù)等熱門(mén)話(huà)題。