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大功率開關電源發展帶來的時代機遇

2020/12/23 17:48:54 172次瀏覽 來源:ups重慶浙順電氣 ??分類:

  大功率開關電源(Switching  Mode  Power  Supply)即開關穩壓電源,是相對于線性穩壓電源的一種的新型穩壓電源電路,它通過對輸出電壓實時監測并動態控制開關管導通與斷開的時間比值來穩定輸出電壓。
 
  由于大功率開關電源效率高且容易小型化,因此已經被廣泛地應用于現代大多數電子產品中。如果說每個現代家庭都至少有一個大功率開關電源都不為過,如電視機(彩色的)、電腦、筆記本、電磁爐等等內部都有大功率開關電源,蝦米?這些東西你們家都沒有?我去!那手機有沒有?手機充電器也是一個小型的大功率開關電源,中招了吧!手機也沒有,那就是古代家庭了,忽略之!
 
  大功率開關電源主要的原材料是變壓器、功率器件、電感器、電抗器等。大功率開關電源屬于電子工業的基礎產品,下游涉及國民經濟眾多領域,包括電信、郵政、銀行、證券、鐵路、民航、稅務、工商、石油、海運、航空航天、軍隊等。
 
  目前,大功率開關電源行業已形成了完善的產業鏈,上游國際主流元器件供應商控制了大功率開關電源IC芯片的制造技術,中游電源制造商根據其掌握的不同水平的電源制造專業技術和生產能力為下游客戶提供不同技術水平、類型的電源產品。大功率開關電源行業下游為工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈袋,電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。
 
  行業市場持續穩定增長 小型高頻化趨勢是趨勢
 
  大功率開關電源作為用電設備中必不可少的設備,應用領域眾多,且不存在替代設備。因此其市場規模龐大。數據顯示,近年來中國大功率開關電源銷售額保持持續穩定的增長,2012行業銷售收入為989億元,2016年上升至1268億元,同比增長5.63%。預計2017年行業銷售收入將進一步上升至1347億元。
 
  此外,我國電源開關在發展的過程中呈現出小型化、薄型化、輕量化、高頻化趨勢。因為,隨著電源開關應用領域的不斷拓展,用戶對大功率開關電源便攜性要求越來越高。而在一定范圍內,開關頻率的提高,不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸,而且還能夠抑制干擾,改善系統的動態性能,因此小型化、薄型化、輕量化、高頻化將是大功率開關電源的主要發展方向。
 
  行業需求領域集中 工業、消費電子占比超過85%
 
  從我國大功率開關電源的應用領域來看,目前我國大功率開關電源主要集中在工業領域,占比達53.94%,其次為消費電子類領域,占比達33.05%。二者總占比超過85%以上,行業需求領域集中度非常高。
 
  未來,隨著一些新興行業的快速發展,前瞻預計以往占市場比重不大的行業如電力、交通、新能源等對大功率開關電源的需求將呈現出了快速增長的勢頭,增長速度相對較快。
 
  行業市場化程度較高 區域分布集中
 
  中國大功率開關電源行業市場化程度較高,呈現完全競爭的市場格局。全國大功率開關電源的供應商主要分布在華北、華東和華南,分布在其他區域的企業只有26%。從產業集群來看,主要經形成了珠三角地區、長三角地區,以及北京、天津、河北附近的首都經濟圈地區三大產業區,另外在西安、武漢也有少量大功率開關電源企業分布。
 
  模塊電源優勢突出 行業發展迅速
 
  大功率開關電源模塊是新一代的大功率開關電源產品,主要應用于民用、工業和軍用等眾多領域,包括交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統具有設計周期短、可靠性高、系統升級容易等特點,模塊電源的應用越來越廣泛。尤其近幾年由于數據業務的飛速發展和分布式供電系統的不斷推廣,模塊電源發展十分迅速。
 
  數據顯示,近年來,我國模塊電源市場需求呈現穩步上升的態勢,2012年我國電源銷售規模為35億元,2016年上升至59.4億元,2013-2016年復合增長率為14.14%。比開光電源年均6.41%高7.72個百分點。行業發展迅速,且根據模塊電源下游需求,未來幾年我國模塊電源市場銷售規模將以12%-18%增長速度發展。
 
  之所以稱其為線性電源,是因為其穩定輸出電壓的基本原理是:通過調節調整管(如三極管)的壓降VD來穩定相應的輸出電壓VO,也因調整管處于線性放大區而得名。如果某些因素使得輸出電壓VO下降了,則控制環路降低調整管的壓降VD,從而保證輸出電壓Vo不變,反之亦然,但這樣帶來的缺點是調整管消耗的功率很大,使得該電路轉換效率低下,當然,線性電源的優點是電路簡單,紋波小,但是在很多應用場合下,轉換效率才是至關重要的。
 
  為了進一步提升穩壓電路中的轉換效率,提出用處于開關狀態的調整管來代替線性電源中處于線性狀態中的調整管,結構只能用來對輸入電壓VI進行降壓處理,因為控制信號的占空比是不可能超過1的,這一點與線性電源是類似的,而且設計比較好的大功率開關電源電路,其效率可達到90%以上,這看起來似乎是個不錯的降壓穩壓方案,但任何方案都不會是完美的,隨之而來的問題也接踵而至,比如紋波、噪聲、EMI等問題。
 
  大功率開關電源大至由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四部分
 
  1.主電路
 
  沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。
 
  輸入濾波器:其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機產生的雜波反饋回電網。
 
  整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。
 
  逆變:將整流后的直流電變為高頻交流電,這是高頻大功率開關電源的核心部分。
 
  輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。
 
  2.控制電路
 
  一方面從輸出端取樣,與設定值進行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩定,另一方面,根據測試電路提供的數據,經保護電路鑒別,提供控制電路對電源進行各種保護措施。
 
  3.檢測電路
 
  提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。
 
  4.輔助電源
 
  實現電源的軟件(遠程)啟動,為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

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