當(dāng)前主流模塊電源技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
模塊電源廣泛用于交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn),模塊電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開(kāi)關(guān)的大量使用,模塊電源功率密度越來(lái)越大,轉(zhuǎn)換效率越來(lái)越高,應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單。
模塊電源發(fā)展趨勢(shì)
1999到2004年塊電源全球市場(chǎng)預(yù)測(cè)為由30億美元增加到50億美元,主要的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)為數(shù)據(jù)通訊,其中5V輸出所占的比例從30%（1999）下降到11%（2004年）。模塊電源的發(fā)展以下幾個(gè)動(dòng)向值得注意：
1） 高功率密度、低壓輸出（低于3.3V）、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的需求推動(dòng)模塊電源的發(fā)展。
2） 非隔離式DC-DC變換器（包括VRM）比隔離式增長(zhǎng)速度更快。
3） 分布式電源比集中式電源發(fā)展快,但集中式供電系統(tǒng)仍將存在。
4） 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的DC-DC變換器所占的比重將增大。
5） 模塊電源的設(shè)計(jì)日趨標(biāo)準(zhǔn)化,控制電路傾向于采用數(shù)字控制方式。
模塊電源關(guān)鍵技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)使用模塊電源的主要供應(yīng)商為VICOR、ASTEC、LAMBDA、ERICCSON以及POWER-ONE。為實(shí)現(xiàn)高功率密度,在電路上,早期采用準(zhǔn)諧振和多諧振技術(shù),但這一技術(shù)器件應(yīng)力高,且為調(diào)頻控制,不利于磁**件的優(yōu)化。后來(lái)這一技術(shù)發(fā)展為高頻軟開(kāi)關(guān)和同步整流。由于采用零電壓和零電流開(kāi)關(guān),大大降低了器件的開(kāi)關(guān)損耗,同時(shí)由于器件的發(fā)展,使模塊的開(kāi)關(guān)頻率大為提高,一般PWM可達(dá)500kHz以上。大大降低了磁**件的體積,提高了功率密度。
電路拓?fù)浒l(fā)展趨勢(shì)
DC-DC變換器電路拓?fù)涞闹饕l(fā)展趨勢(shì)如下：
高頻化：為縮小開(kāi)關(guān)變換器的體積,提高其功率密度,并改善動(dòng)態(tài)響應(yīng),小功率DC-DC變換器開(kāi)關(guān)頻率將由現(xiàn)在的200～500kHz提高到1MHz以上,但高頻化又會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題,如：開(kāi)關(guān)損耗以及無(wú)源元件的損耗增大,高頻寄生參數(shù)以及高頻EMI的問(wèn)題等。
軟開(kāi)關(guān)：為提高效率采用各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù),包括無(wú)源無(wú)損（吸收網(wǎng)絡(luò)）軟開(kāi)關(guān)技術(shù),有源軟開(kāi)關(guān)技術(shù),如：ZVS/ZCS諧振、準(zhǔn)諧振、恒頻零開(kāi)關(guān)技術(shù)等,減小開(kāi)關(guān)損耗以及開(kāi)關(guān)應(yīng)力,以實(shí)現(xiàn)高效率的高頻化。如美國(guó)VICOR公司開(kāi)發(fā)的DC-DC高頻軟開(kāi)關(guān)變換器,48/600W輸出,效率為90%,功率密度120W/in3,日本LAMBDA公司采用有源箝位ZVS-PWM 正反激組合變換以及同步整流技術(shù),可使DC-DC變換模塊的效率達(dá)90%。
低壓輸出：例如現(xiàn)代微處理器的VRM電壓將為1.1～1.8V,便攜式電子設(shè)備的DC-DC變換器輸出電壓為1.2V,特點(diǎn)是負(fù)載變化大,多數(shù)情況下工作低于備用模式,長(zhǎng)期輕載運(yùn)行。要求DC-DC變換器具有如下特征：a)負(fù)載變化的整個(gè)范圍內(nèi)效率高。b)輸出電壓低（CMOS電路的損耗與電壓的平方成正比,供電電壓低,則電路損耗�。�。c)功率密度高
