低壓、分布式和表面貼裝化是dc dc模塊新的發(fā)展方向
計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代通信市場的發(fā)展對(duì)模塊化dc dc電源模塊有進(jìn)行一步的需求。由于新型邏輯電路技術(shù)不斷向前發(fā)展,運(yùn)算速度越來越快,造成工作電壓不斷下降。相對(duì)應(yīng)的DC/DC電源模塊也走向低壓化。設(shè)備低壓化再加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得分布式供電越來越多,為減小分布式供電過程中的銅損,必須以高壓、低電流供電,于是分布式供電將呈逐漸增長趨勢(shì)。
"中國是亞洲第二大板上DC/DC電源模塊市場,估計(jì)1999年市場總額達(dá)1億2千4百萬美元。在今后5年間,年增長率將達(dá)15%,增長主要是在電信部門。"Lucent公司的Kevin Stewart認(rèn)為。

中國電源模塊市場迅猛發(fā)展的原因在于:為滿足通信服務(wù)的增長要求而不斷建設(shè)新電信網(wǎng)絡(luò),另一方面是新的通信技術(shù)迅速進(jìn)入市場,通信技術(shù)在不斷更新?lián)Q代。我國通信電源的年需求量約為240?250KVA,市場規(guī)模在20億元以上。一位專門從事電源行業(yè)市場調(diào)查公司的微技術(shù)顧問Mohan Mankikar則更為樂觀,他認(rèn)為:"1999年全世界電源行業(yè)的總銷售額將達(dá)到195億美元。今后四年,全球市場對(duì)高密度、模塊化DC/DC轉(zhuǎn)換器的需求會(huì)翻一翻。"
"目前AC/DC、DC/DC轉(zhuǎn)換器的研發(fā)趨勢(shì)是:低電壓產(chǎn)品增多、向高密度發(fā)展、轉(zhuǎn)換效率越來越高、小功率轉(zhuǎn)換器表面貼裝化。"Artesyn Technologies戰(zhàn)略市場總監(jiān)Marshall Miles博士說。
"小功率DC/DC模塊的發(fā)展趨勢(shì)是低壓、高效、管腳標(biāo)準(zhǔn)化和表面貼裝化。"愛立信公司能源系統(tǒng)部技術(shù)經(jīng)理馬國偉博士認(rèn)為,"目前邏輯電路的工作速度越來越快,工作電壓越來越低。同時(shí)DC/DC模塊又往大功率方向發(fā)展。"愛立信公司不僅有150W的DC/DC模塊,還有300W的DC/DC模塊。馬國偉博士說:"高效、大功率已成了通信電源的新的發(fā)展方向。"SynQor公司的Olson先生也認(rèn)為:"DC/DC通信電源在向高效、無散熱片、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)管腳方向發(fā)展。"
Frost & Sullivan公司的電源分析家Matthew Saltz說:"計(jì)算機(jī)和通信行業(yè)要求DC/DC開關(guān)電源供應(yīng)商開發(fā)體積更小、效率更高和可靠性更好的產(chǎn)品?,F(xiàn)在,電源產(chǎn)品不僅變得更可靠,在功能上也變得更加'智能化'"。

隔離型dcdc模塊市場大于非隔離型電源
據(jù)Darnell公司的分析,目前隔離型DC/DC模塊的市場比非隔離型DC/DC模塊市場大得多。隔離型DC/DC模塊可直接焊在電路板上。可用傳統(tǒng)插件方式或表面安裝方式連接。同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化也改變了大功率和小功率隔離型DC/DC模塊的比重。為此,一些新的電源制造商可能脫穎而出,而另一些落后的原"霸主"可能會(huì)被淘汰出局。
非隔離型DC/DC模塊(另一種形式的穩(wěn)壓模塊)的增長速率比傳統(tǒng)、隔離型DC/DC模塊大。新技術(shù)的發(fā)展會(huì)把穩(wěn)壓模塊的生產(chǎn)成本降低1/2或1/4。集線器、路由器和其它通信設(shè)備也開始使用非隔離型DC/DC模塊,在將來,非隔離型DC/DC模塊在無處理器設(shè)備中的應(yīng)用將超過在有處理器設(shè)備中的應(yīng)用。如果非隔離型DC/DC模塊對(duì)隔離型DC/DC模塊有優(yōu)勢(shì),則應(yīng)用范圍會(huì)更廣。
網(wǎng)絡(luò)用電源模塊低壓化
AC/DC、DC/DC電源模塊低壓化是新邏輯電路工作電壓不斷下降的一種要求,CPU、DSP、ASIC、PLD等工作電壓趨低化使得系統(tǒng)的供電方式發(fā)生了根本性的變化,用傳統(tǒng)的集中供電方式,會(huì)造成低壓、大電流供電系統(tǒng)的銅損激增,只有通過高壓、小電流的分布式供電方式才能滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的要求。
據(jù)Darnell Group公司的調(diào)查報(bào)告:自從1995年開始,3.3V微處理器和存儲(chǔ)器IC銷售量超過了5V產(chǎn)品。1997-2004年間,全世界DC/DC模塊市場的年增長率將達(dá)9.2%,但是低電壓DC/DC模塊的年增長率將達(dá)35.5%。1998年底低壓DC/DC模塊的銷售量達(dá)到5V產(chǎn)品的水平,這其間除了低電壓DC/DC模塊預(yù)期的增長外,還有一個(gè)原因是新的IC技術(shù)將要求不同的模塊工作特點(diǎn)。盡管5V數(shù)字IC允許電壓有0.5V的電壓波動(dòng),但新的低壓設(shè)備對(duì)電壓波動(dòng)、噪聲、dI/dt的要求更高。
目前用電器的工作電壓已從5V下降至3.3V,到2002年還將下降到2V?,F(xiàn)在的工程技術(shù)人員所需要的是體積更小、效率更高、可靠性更好的DC/DC轉(zhuǎn)換器。Synqor公司將其DC/DC模塊PowerQor中的肖特基二極管換成了MOSFET同步整流管,把3.3V/30A產(chǎn)品的效率提高到90%以上,而產(chǎn)生的熱量卻是通常的一半,無需使用散熱片。
現(xiàn)在5V的壁壘已經(jīng)打破,未來向低電壓DC/DC模塊過渡的速度會(huì)加快。隨著下一代微處理器的推出,未來兩年2.5V的低電壓DC/DC模塊會(huì)相當(dāng)普及。實(shí)際上下一代微處理器將是雙電壓工作,1.5V為存儲(chǔ)器總線供電,而2.5V為邏輯電路供電。再過幾年,電壓進(jìn)一步降低,分別為0.9V/1.5V。在1999-2004年間,輸出電壓為5V的模塊市場占有量將從30%下降到11%。
新的電子設(shè)備將首先采用大功率密度、低電壓的DC/DC模塊。隔離型DC/DC模塊將在非傳統(tǒng)的應(yīng)用中,如計(jì)算機(jī)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。盡管隔離型DC/DC模塊主要用于傳統(tǒng)的電信應(yīng)用,計(jì)算機(jī)和通信的融合以及計(jì)算機(jī)根本技術(shù)的改進(jìn)將使計(jì)算機(jī)領(lǐng)域更多采用隔離型DC/DC模塊。計(jì)算機(jī)應(yīng)用與傳統(tǒng)電信系統(tǒng)的要求不同,所以計(jì)算機(jī)和電信領(lǐng)域隔離型DC/DC電源模塊的設(shè)計(jì)會(huì)有所變化。
"低壓DC/DC產(chǎn)品在增多。"Artesyn Technologies戰(zhàn)略市場總監(jiān)Marshall Miles說,"隨著新產(chǎn)品的不斷推出,微處理器、DSP、ASIC和存儲(chǔ)器的工作電壓在不斷降低。微處理器已經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)了低壓潮流,下一代處理器正開始從1.8V向0.9V過渡。許多器件的工作電壓開始向2.5V轉(zhuǎn)移,而大多數(shù)存儲(chǔ)器件現(xiàn)在的工作電壓是3.3V。另外大量的邏輯器件的工作電壓是5V。這趨勢(shì)表明不僅各種用電器的工作電壓在降低,而且對(duì)于器件正常工作所需的電壓值種類也比以前增多。"
Lucent公司的Austin系列主要用于為無線基礎(chǔ)設(shè)施、Internet電話服務(wù)器和數(shù)字Modem等的處理單元供電,其厚度僅5.5mm重量不到5克,是一種表面貼裝型電源模塊,并可根據(jù)DSP的要求而改變電壓,為工作站和服務(wù)器的微處理器和閃存提供精確電壓的Austin系列DC/DC電源模塊在3.3?5V輸入和1.5?3.3V輸出時(shí)最大輸出電流為5A。Titania系列電源模塊是一種為計(jì)算機(jī)塊,其體積只有過去電源模塊的1/3,其輸入電壓5?12V,輸出1.3?3.5V,電流16A,輸出電壓可編程。
日本理光公司的RH5RH、RH5RI、RN5RK DC/DC系列產(chǎn)品,其輸出電壓為2.5V-6.0V可選。這幾個(gè)系列器件的不同點(diǎn)在于RH5RH為PWM調(diào)制,RH5RI,RN5RK為VFM調(diào)制,RN5RK則提供一個(gè)使能端腳(CE),可以開發(fā)者更有效的節(jié)省能源。RV5VH是具有正、負(fù)雙輸出的升壓型DC/DC,具備一個(gè)負(fù)性輸出。

分布式供電
高檔網(wǎng)絡(luò)和通信計(jì)算設(shè)備通常要求使用分布式電源。2.5V的CPU、DSP、ASIC和PLD也將逐步下降到1.0V。到2002年,電子電路的工作電壓將從傳統(tǒng)的5V下降到1.5V,而負(fù)載電流則相應(yīng)提高(幾安培以上)。這些低電壓大電流的通信設(shè)備要求電壓精確、低噪聲直流電源,以中央供電的方式滿足這類大電流、低電壓是相當(dāng)困難的,而且銅損相當(dāng)大。于是就要求以分布式供電方式來解決問題,即以高電壓(48V)小電流送電。DC/DC模塊置于負(fù)載中,以DC/DC的形式為用電器提供所需的低壓。
低電壓和模塊化新系統(tǒng)基本上要求分布式電源系統(tǒng)。分布式供電具有節(jié)能、高效經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),適用于低損耗、超高速集成電路的低電壓(3.3V、2.2V、1.2V)供電要求。雖然分布式電源的發(fā)展速度會(huì)比中央供電的市場更大,但是中央供電方式并不會(huì)因此而退出市場,至少在幾年內(nèi),中央代電方式還將占據(jù)市場的主流。在"用電器"上進(jìn)行電源變換不應(yīng)理解成為分布式電源。雖然分布式供電方式在增長,但也并不是大發(fā)展,也并不意味著中央供電方式在減少。從經(jīng)濟(jì)的角度上看,人們將愿意繼續(xù)使用中央供電方式,是技術(shù)而不是技術(shù)在推動(dòng)電源市場。
分布式電源市場是定制產(chǎn)品仍享有市場的原因之一。盡管我們希望標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品將逐步占領(lǐng)市場,但是,由于分布式電源結(jié)構(gòu)的存在,計(jì)算機(jī)市場仍將采用定制的電源。
隨著6?位微處理器在2000和2001進(jìn)入市場,DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)還將發(fā)生變化。除了非隔離型DC/DC模塊外,DC/DC模塊非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)將減少。今后,穩(wěn)壓模塊不僅為處理器供電,還將為存儲(chǔ)器、I/O和主板上的其它元件供電。
PowerQor系列DC/DC模塊主要用于分布式供電系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)可減少銅損、提高負(fù)載的瞬態(tài)性能、獨(dú)立性和模塊的升級(jí)途徑。此外還可以大大降低中央供電系統(tǒng)的費(fèi)用。隨著負(fù)載電壓不斷降低到1.5V甚至更低,新的高級(jí)通信和EDP系統(tǒng)將大量使用分布式供電系統(tǒng)。
當(dāng)混合電信/數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)可靠性和可用性的要求特別高時(shí),分布式電源結(jié)構(gòu)應(yīng)發(fā)揮作用了。分布式電源的變換過程有兩步:首先,前端的AC/DC把AC轉(zhuǎn)換成簡單的DC,一般是24V或48V,然后分送到整個(gè)系統(tǒng)的DC/DC電源模塊(轉(zhuǎn)換器),作為二級(jí)電源再轉(zhuǎn)換成實(shí)際負(fù)載所需的低電壓(15、12、5、3.3、2.5、1.8、1.5V),分布式電源結(jié)構(gòu)鼓勵(lì)使用更多標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)成的DC/DC轉(zhuǎn)換器,無需設(shè)計(jì)專門系統(tǒng),可快速檢測系統(tǒng)和大大縮短上市時(shí)間。
在通信系統(tǒng)中,為適應(yīng)電源供電系統(tǒng)需求,電源功率不大時(shí)采用集中供電方式,消耗大功率時(shí)則采用分布式供電方式。分布式電源的最新發(fā)展?fàn)顩r是量增價(jià)跌。
Powercube的TD系列DC/DC模塊的48V輸出系列有30W、50W、75W、100W、150W、250W和300W多種。Powercube聲稱,其TD系列DC/DC模塊與Lucent公司的JC/JW和FC/FW電源模塊在管腳、功能和貼裝方面完全兼容。
電源模塊表面貼裝化
AC/DC、DC/DC電源模塊高效、低壓的走勢(shì)衍生了電源模塊表面貼裝化的要求。板上DC/DC電源模塊市場比非板上DC/DC電源模塊市場大,板上DC/DC電源模塊以傳統(tǒng)焊接或表面裝貼方式應(yīng)用。由于系統(tǒng)技術(shù)和電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化,市場對(duì)大、小功率DC/DC電源模塊的量也將發(fā)生相應(yīng)的變化。市場需求現(xiàn)在正轉(zhuǎn)向功率密度大,電壓低的DC/DC模塊。Artesyn公司今年三月推出的SXA10是種能提供10W功率的表面貼裝DC/DC電源。而今年七月,Lambda Electronics Inc.已經(jīng)推出30W的表面貼裝DC/DC電源,這些表面安裝的DC/DC模塊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離開關(guān),輸入電壓有24V和48V,適用于無線/蜂窩和局端電信設(shè)備供電。而30W的則可廣泛用于寬帶傳送、網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)應(yīng)用、工業(yè)控制和LAN/WAN設(shè)備。
電源監(jiān)控智能化
AC/DC、DC/DC電源模塊的管理呈現(xiàn)兩種狀態(tài):一種是采用微處理器對(duì)模塊進(jìn)行管理,而另一種則采用專用IC進(jìn)行管理。如中興通訊電源系統(tǒng)部部長李祥忠先生說:"中興的AC/DC電源利用拔號(hào)、專線或輔助業(yè)務(wù)通道,采用386EX作主控制器,對(duì)電源進(jìn)行遙控、遙測、遙信和遙調(diào)。"Lucent公司的電源模塊也不采用專用芯片組,而是采用微處理器進(jìn)行管理,其優(yōu)勢(shì)是可根據(jù)客戶的要求通過軟件來提高對(duì)電源模塊的控制能力。
電源監(jiān)控IC不僅完成對(duì)電源的監(jiān)測,還起著保護(hù)整機(jī)電路或提示警告的功能。RICOH公司的RX5VL.RX5VT,R3111N系列IC具有監(jiān)測電源電壓的功能,監(jiān)測電壓范圍以0.9V-6.0V可選,RN5VD則是一種可通過外接電容來改變延遲時(shí)間的電源監(jiān)測IC。愛立信公司的PKN 4000 I系列DC/DC電源模塊具有很寬的系統(tǒng)控制范圍,可遠(yuǎn)距離或在機(jī)房內(nèi)進(jìn)行開/關(guān)控制、有報(bào)警信號(hào)、復(fù)位和輸出電壓調(diào)整。