文档介绍：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中应用极为广泛的开关电源,在近半个世纪的发展过程中,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,成为电子电源中的主流产品。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,因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取代,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压器体积的减小,因此,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  变压器、半导体晶体管、滤波电容器和电感线圈是开关电源的关键元件,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。主要适用领域有计算机、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。目前全球开关电源制造厂商约500家。1992年世界开关电源的销售额为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,高于世界电子产品的整体发展水平(%),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一步扩大并将继续推动开关电源技术进步的主要用户是计算机及其外围设备;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。主要技术革新的进步如功率系数的校正、相位调制、高频电源转换、零电压及零电流转换、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大大改良。
  日本是开关电源产量最大和自动化生产技术水平最高的国家,采用表面安装元器件(SMC/SMD)和厚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,产品真正做到了轻、小、薄(如利用集成电路技术将开关电源中2W以下的电路元件与集成电路做成了Smart Power IC)。
  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。自从MOS场效应晶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来,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。日本作为世界电子仪器设备的制造中心,对开关电源的需求最大,约占世界市场的48%,其次是美国和欧洲,分别占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。
  我国开关电源厂商共100余家,大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中仍为线性型和ATX型电源