電源模塊設計的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)詳解

　　模塊電源的薄型化、模塊化、標準化并以積木的體例進(jìn)行組合的電路拓撲結構得到了日益廣泛的應用。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(yíng)企業(yè)為主，整體來(lái)說(shuō)競爭力不是很大，行業(yè)集中較低，在電源市場(chǎng)能夠排名進(jìn)入前10的開(kāi)關(guān)電源廠(chǎng)家市場(chǎng)的占有率也是不到60%的，而且大多數的都是我們熟知的國際品牌，國內的品牌較少。特別是在中低端的模塊電源市場(chǎng)來(lái)看，這個(gè)行業(yè)基本表現的是完全的競爭現狀。在高端的電源市場(chǎng)，受對應的技術(shù)、工藝等方面的制約，市場(chǎng)集中度很高，市場(chǎng)的份額也就被領(lǐng)先的國際品牌公司所占據。作為中國企業(yè)，要想中低端市場(chǎng)保持有力競爭，或進(jìn)軍高端市場(chǎng)與國際品牌刮分市場(chǎng)份額，是每一個(gè)業(yè)界人士都關(guān)注的課題。以下將從多個(gè)側面淺析DC-DC模塊電源的發(fā)展趨勢，并對熱點(diǎn)題目進(jìn)行探究。

　　l 產(chǎn)品思路的變革

　　如今國內市場(chǎng)的競爭，不再完全是產(chǎn)品品質(zhì)性能的競爭，已開(kāi)始向產(chǎn)品價(jià)格競爭優(yōu)勢的轉變，則電路設計、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(jiǎn)潔、更新穎、成本更低的方案，如果還是墨守成規，緊隨競爭對手其后，那只會(huì )利潤越來(lái)越低，最終被淘汰出局。且在新形勢社會(huì )下，已不再完全是大魚(yú)吃小魚(yú)，更多是快魚(yú)吃慢魚(yú)的形態(tài)了，如果你發(fā)現一個(gè)新市場(chǎng)不去快速搶占，則很快被對手搶占先機讓你變得非常被動(dòng)，甚至無(wú)法滲入直接放棄；如果你發(fā)現一個(gè)新電路而不去申請保護，很快你就要面臨重新設計方案或花費高額使用權而煩惱。

　　l 電路的創(chuàng )新設計

　　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，就必須得在設計電路上要舍得投入研究突破，如無(wú)損電路、軟開(kāi)關(guān)、新式電路等，像有一種新式變換器“開(kāi)關(guān)電容變換器”，省去了磁芯變壓器，產(chǎn)品的體積就可以設計得非常小?；蛘哒f(shuō)，在不失產(chǎn)品性能的前提下，電路還要化繁為簡(jiǎn)，降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化電路參數，提升性能和可靠性。都說(shuō)產(chǎn)品的品質(zhì)是設計出來(lái)的，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝設計一定要考慮可生產(chǎn)性，更要滿(mǎn)足可自動(dòng)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(wú)法保證，成本高昂。

　　圖1 降壓型的開(kāi)關(guān)電容變換器拓撲

　　l 電子物料的革新使用

　　當今社會(huì )科技的發(fā)展是日新月異，電子元器件的更新?lián)Q代的時(shí)間越來(lái)越短，時(shí)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(chǎng)，讓電源模塊產(chǎn)品可以設計得更高功率密度、更高性能品質(zhì)，成本亦能更低。例如，當前片式阻容元件的主流產(chǎn)品的尺寸是0603型、0402型，正朝著(zhù)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(xiàn)綁定工藝改成套裝工藝技術(shù)，可設計成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）的極短正向恢復和反向恢復時(shí)間、缺少正向恢復和反向恢復電荷特性，使得物料更小封裝尺寸，效率更高，產(chǎn)品設計更加緊湊。

　　以及隔離反激式DCDC模塊電源設計所用的PWM控制芯片，國內企業(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遠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、遠程控制和開(kāi)關(guān)管等，構成功能完美、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。這也是當下的研究熱點(diǎn)，國內主流企業(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(gè)方向去設計開(kāi)發(fā)物料。像在小功率方面，現在很多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(xiāo)售模塊電源，成本則可以做得非常低，這將會(huì )給電源企業(yè)非常大的沖擊，到時(shí)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 電磁兼容與認證要求

　　目前國際上已建立了完美的電磁兼容標準與認證系統，國際產(chǎn)品的電磁兼容和安規認證都有嚴格的設計要求通過(guò)，并作為重要關(guān)鍵性能要求，而我國產(chǎn)品還沒(méi)開(kāi)始對此重視，趨于電磁兼容性能的測試和安規認證的巨額成本，小企業(yè)無(wú)法承受，中企業(yè)的不舍投入，或者說(shuō)產(chǎn)品國內客戶(hù)端的無(wú)明確要求推動(dòng)，導致我國產(chǎn)品始終無(wú)法與國際產(chǎn)品媲美，無(wú)法銷(xiāo)售國外市場(chǎng)，因為電磁兼容標準與認證是國外市場(chǎng)的門(mén)檻。還好，我國也逐批宣布了必要通過(guò)電磁兼容認證的產(chǎn)品目錄，為民族工業(yè)參與國際化的競爭打下了基礎，也將推動(dòng)著(zhù)模塊電源企業(yè)對電磁兼容標準與認證的重視和建設。