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模块电源作为技术比较成熟的产品，目前全球的市场增长平缓。然而，由于设备生产、物料采购向中国大陆地区的转移以及中国通信设备厂商的国际市场策略的推进，中国在全球模块电源市场上可谓一支独秀，近年来增长一直保持两位数以上。业界人士认为，在未来几年内可以预期15%以上的增长速度。
但另一方面，模块电源市场的总容量有限。据预计，就DC-DC模块电源市场而言，中国市场的容量在2~3亿美元，国内外模块电源厂家之间的竞争也同样日趋激烈。为了满足客户持续降价的需求，领先的公司通过管理优化缩短研发周期、生产过程优化提高直通率、贴近客户设计、提高产品技术含量等措施抢占市场，并通过软硬件投入加强生产和检测的自动化，强化可靠性设计、电磁兼容和无铅化技术保障。“靠简单模仿的中小规模的模块电源厂家随着客户在可靠性、电磁兼容性、无铅化等方面的要求越来越高而价格越来越低的压力下，将无法保证大客户的需求，不会有多大的发展空间。”北京新雷能公司研发副总经理王士明表示。
模块电源同时也面临来自半导体公司的竞争，TI、凌特和IR公司都推出了自己的微型模块化电源产品。对于当前很多电路板空间和散热条件受限的系统，如AdvancedTCA或CompactPCI平台的嵌入式系统来说，这些微型模块化产品的小尺寸和高效率特点受到系统设计工程师的关注。“来自半导体公司的竞争压力并不大，他们的产品多数功率在10A以下。”上海英联系统公司技术总监乔宗标表示。而王士民认为：“模块电源对系统的可靠性影响较大，模块电源的生产需要经过多道调试、筛选和测试程序，客户将电源设计到单板的方式不方便进行针对电源的专项可靠性筛选，不容易发现潜在故障。”
传统市场的“甜蜜”不再
系统厂商正在面临越来越大的成本压力，而这种压力将部分地转嫁到模块电源，模块电源厂商正越来越深刻地体会到这种压力。“现在通信厂商为了降低成本，常常一年或半年就开一次招标会，客户的价格压力越来越大。”SynQor中国区经理孙永骅表示。“而另一方面，尽管我们一年的开架模块电源出货量在170万到190万片，但是相对于系统厂商的器件采购量而言，我们对上游器件供应商并没有大批量的价格优势。” 孙永骅道出了目前通信电源模块厂商面临的“尴尬”价格现状。
事实上，这样的问题已经成为所有模块电源共同面临的问题，特别是国外模块电源公司，相对几年前的高利润，通信模块电源市场的“甜蜜”不再，而中国本土的模块电源厂商也开始蚕食这些市场。王士明表示：“随着模块电源技术的成熟和国内外模块电源厂家相互渗透，中国国内模块电源的设计差异化越来越小，市场竞争日趋激烈。国内企业由于本地服务和价格优势，市场占有率越来越大。国外厂商的市场被压缩到小批量/多品种的中高端市场。”中国本土模块电源公司也不可避免地受到价格竞争的压力。王士明表示，新雷能公司模块电源产品价格在2005年下降近20%，为应对中低端模块电源价格下降带来的冲击，他们加强了对高利润的高端开放式多层板电源、大功率高功率密度铝基板电源的开发。
一些公司开始寻求新的高利润市场空间，包括开发一些细分市场(如军工、医疗、工业等)和高附加值的产品(如高可靠性、高性能产品)。“例如，我们现在开始做医疗电源，这些市场准入门槛高，可以获得更高的利润。” 孙永骅说。一些公司也瞄准了本地新兴模块电源市场，“由于国家政策支持本土技术的发展，中国本土模块电源公司在铁路和军工领域有更多机会。”王士明表示。此外，除了传统的通信模块电源市场，基于IP的增值应用设备和新兴的无线通信技术的模块电源也受到一些公司的关注，如可视电话应用、以太网供电设备、WiMAX等。
满足“三高”要求的设计挑战
模块电源需求持续向高功率密度、高效率和高电流低电压方向发展。在技术实现上，目前隔离模块的设计主要还是采用单端反激、单端正激、正反激组合、推挽、桥式变换等传统的电路拓扑，非隔离模块采用BUCK、BOOST等。为了提高效率可以结合各种软开关技术，包括无源无损软开关技术、有源软开关技术，如ZVS／ZCS谐振、准谐振；恒频零开关技术；零电压、零电流转换技术及同步整流技术；为了提高输出电流采用多相变换。如何组合、优化这些技术来实现高功率密度和高效率是模块电源设计的主要挑战。以DC-DC模块电源来说，当前已经可以实现100W的1/8砖模块电源，要进一步在1/16砖产品上实现100W的功率以拓展产品应用领域，必须进一步提高效率。系统设备通常留给模块电源的空间十分有限，有些系统是封闭式腔体，散热是必须首先需要考虑的问题，提高电源效率、降低热损耗关系到模块电源乃至整个系统的可靠工作。
“电源的开关频率选择必须很小心，高开关频率意味着更高的开关损耗，另外外部元件选择、布局布线须合理考虑。”对于模块电源的热设计乔宗标提出了自己的建议。“变压器的结构设计优化减小漏感对降低功率损耗很关键，而前端PFC的电感优化设计也能有效降低功耗。” 无锡联美兰达电子有限公司技术研发部经理黄勤珽表示，在该公司的HWS系列电源中采用类似的优化设计技术。此外，变压器磁芯材料的选择和元器件的小型化都是必须考虑的问题。而模块电源厂商还必须权衡高性能元件带来的性能优势和价格之间的折中。
在AC-DC电源模块方面，传统的变换结构是交流经PFC前端电路变换到380V直流，再经DC-DC变换到所需的电压，如48V。“如何通过一阶变换直接得到48V电压是一个研究的方向。”黄勤珽认为。电盛兰达(Densei-Lambda)公司已经在开始这方面的研发，并已经获得一定成功。“得到的效率和功率因素还不错，但是响应速度、纹波还有待改进，输出保留时间问题还需要解决。”黄勤珽表示。
随着RoHS标准执行日期临近，最近一些国际领先的模块电源公司在推出新产品时，都强调其产品满足RoHS标准。而该标准对于并没有多少基础的国内模块电源公司来说更具挑战性，须要对工艺、材料和元件采购进行重新审视，同时对价格、产品可靠性保证和验证带来新的要求。
数字模块电源即将走出实验室
此外，数字电源技术的发展正在推动模块电源的数字化发展趋势，一些国际领先的模块电源厂商正在加强此类技术和产品的研发。“对于数字电源技术，当前我们考虑以下三种方案：低价格、功能少的低成本DC-DC方案；全数字化、功能齐备的方案；在目前产品上比较快实现的数字化产品方案，用微处理器优化电源设计。”黄勤珽道出了电盛兰达对于数字电源技术的发展策略。实际上，对于一些国际领先的模块电源公司来说，数字化电源已经列入了他们的高端产品名录中。SynQor公司已经推出了采用Microchip公司dsPIC数字信号处理芯片的数字化电源模块产品。“采用DSP实现模块电源的控制可以简化设计，方便产品的升级和修改，只需通过修改代码就可以实现。” SynQor公司应用工程师贺怀谦表示。
而全数字化的电源模块绝大部分还停留在实验室阶段。对于数字电源的发展趋势，大多数公司都持肯定的态度，但对于实际投入却更多地表示出一种观望的心态。孙永骅表示：“大系统设备公司对于采用新技术比较谨慎，目前真正Design-in和Design-win的公司多是一些中小公司。”而乔宗标认为，数字技术在电源模块的干扰和热环境下如何可靠工作还有待时间验证。王士明则更多地关注到标准的问题：“数字电源标准的不统一也是摆在模块电源厂商面前的一个难题。”
电盛兰达在数字电源领域走得比较早，该公司曾成功推出了第一款数字DC-DC模块产品，该电源的输出电压可数字化控制，可通过软件设置输出电压和过电压检测值、输出电压的上升和下降时间。“数字电源最初将以对电压和电流精度要求高的应用为切入点，如机器人、工厂自动化设备、大型LCD和PDP显示器等。”黄勤珽表示。事实上，这类应用不仅对性能要求高，其本身的高价格对成本也不敏感，可以克服数字电源模块初期的高成本问题。对于数字模块电源，业界人士普遍认为有望在未来3到5年内将进入批量应用。 |
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