分析模塊電源趨勢探討模塊電源技術
20世紀90年代初,國際電力電子專家會議曾預測了2000年ＤＣ/ＤＣ模塊的技術經濟指標．歸結起來,*主要的有以下四個方面：一是模塊電源效率達到90%;二是模塊電源的功率密度提高一倍;三是平均無故障時間提高一倍;四是價格降低一半。
---本次ＤＣ/ＤＣ模塊電源及相關技術研討會交流情況表明,隨著場控器件性能的提高、中間總線架構方案的提出、電路拓撲和控制方案的合理以及測試技術和制造工藝水平的提高,21世紀初ＤＣ/ＤＣ電源模塊的技術經濟指標可以達到當時國際電力電子專家會議所預計的目標,而且有了新的發展。懷格公司的模塊電源的功率密度實測證實,達到了每立方英寸800Ｗ以上,這是技術上的一個重大突破。利用熱成像技術對電源模塊內部的熱場分布進行科學測定,從而為模塊電源可靠性的進一步提高奠定了堅實的基礎。
---21世紀對為高速處理芯片供電的模塊電源的動態性能提出了苛刻的要求。適應這種要求而研制的可以量測1000Ａ/μs的測試設備,為這種高動態性能的模塊電源的性能和質量保證提供了強有力的支持,從而加速了這種高動態性能模塊電源的量產化工作的進程。
---在本次研討會上所展示的上述技術亮點及相關問題得到了充分的討論,給人以啟示,受益匪淺。對于我國電力電子產業而言,**體制的建立、加速**人才的培養、加強基礎技術**、提高產品設計能力和制造工藝水平是重中之重。
---模塊電源及相關技術研討會已經是第三屆了,每次會議都有新的內容和重點。這次會議繼續對模塊電源、供電架構和電源管理進行了詳細的研討。由用戶負載向低電壓、大電流發展的特點,采用中間總線架構的供電方式已被廣泛接受。有實力的公司以*快的速度推出了適用中間總線架構供電方式的開放式DC/DC模塊電源,較大幅度地提高了單個模塊的功率密度和效率,同時電源體積明顯減小,引發了一次模塊電源發展的飛躍。VICOR公司結合它開發的V1晶片提出了分比式供電架構的概念,其關鍵是VI晶片的開發。Tyco電子、TI、IR及國半等公司相應提供了*新的電源控制和序列或跟蹤的IC,這些內容和概況基本上與國際同步。從研討分析,對用戶面言,不論傳統、中間總線還是其他供電架構均沒有**的優勢,只能依據供電要求,從安裝面積、功耗和價格等因素綜合評定,這是比較科學的選擇。
---用戶負載的低壓大電流對模塊電源輸出紋波和負載瞬態響應等指標要求更高了,因此測量手段必須不斷改進才能獲得**測試,不少報告介紹了測試方法和設備,包括快速響應的電子負載機,這些對正確評價電源的性能是很重要的。除此之外,IR公司詳細介紹了高加速溫度和濕度應力測試（HAST）,對電路設計和應用工程師很有幫助和借鑒。
---從模塊電源的發展進程可以清楚地知道電路技術和器件進步起到的關鍵推動作用,這些今天仍舊很重要,特別需要指出的是,一個好的模塊電源其技術設計和工藝也一定是優良的,如電路元件布局、多層板設計和高頻變壓器結構設計等,它將會直接影響性能。在某一個發展階段,可能主要依靠技術設計和工藝改進求得進步。美國電源制造商協會Alderman先生講道：“模塊電源是個裝配技術”,這說明了工藝設計和新電路、新器件應用同樣重要。本屆模塊電源研討會的內容比較廣泛,工藝技術也是其中一個重要內容。希望通過各方努力和參與,把今后的研討會辦得更好,服務廣大模塊電源設計和應用工程師。
艾默生：以太網供電呼喚高功率密度DC/DC模塊
---艾默生網絡能源有限公司二次電源開發部總工李衛東先生在研討會上介紹了POE（Power Over Ethernet）電源的應用和艾默生的新產品。
---他首先介紹了以太網技術和標準的演進。早在1973年,施樂公司就提出并實現了電腦互連的以太網技術,當時的傳輸速率達到3Mbps,之后在施樂Xerox、Digital、Intel的共同努力下于1980年推出了10Mbps DIX以太網標準。1983年,以太網技術（802.3）、令牌總線（802.4）、令牌環（802.5）共同成為局域網領域的三大標準。此后,以太網技術的應用獲得了長足的發展,全雙工以太網、百兆位以太網技術相繼出現。1999年,IEEE組織開始制定關于以太網供電的標準,發起人為3Com、Intel、PowerDsine、Nortel、Mitel和National Semiconductor。2003年6月,IEEE完成標準制定,正式命名為IEEE 802.3af。
---所謂以太網供電技術,簡單地說就是直接通過以太網網線給低端設備供電。以太網供電的傳輸是通過標準的CAT5以太網線（包含四對電線）實現的。標準的10BASE-T和100BASE-T只使用了其中的兩對進行數據傳輸,IEEE 802.3af標準允許兩種方式傳輸功率。一種是功率通過空閑線傳輸的“中跨”技術,另一種是功率通過數據線傳輸的“端跨”技術。其電源傳輸規格包括：輸出電壓44～57V;輸入電壓36～57V;輸出功率15.4W min;輸入功率0.37～12.95W;輸出電流350mA max;輸入電流350mA max;設備必須具有檢測是否符合802.3af標準供電的功能,同時只有具有“Power over LAN”標志終端設備才能接受電源。
---目前以太網設備采用的是“星”型布局網線只傳輸信號（沒有傳輸電源）。為了實現以太網供電,近期以太網設備將以“中跨”供電方案為主,未來將走向“端跨”供電方案。
---李先生認為,以太網供電技術的*大特點是方便——通過整合電源和以太網系統的基礎架構,可以降低成本,無需電源布線;可利用現有數據電纜提供電源有利于對現有設備進行任意擴展;尤其方便了無線局域網接入點設備的配置。**個特點是可靠——把遠端設備的電源監控和管理交給IT管理員;低端設備不需要額外的AC/DC Adapter,**性提高;通過對**設備配置UPS,提高整個系統的可靠性。第三個特點在于電源——低端設備的AC/DC電源和小容量UPS減少甚至為零;**設備的UPS容量、AC/DC系統電源容量增加,產生48V轉48V的DC/DC新需求。
---標準的PSE設備內部的功率遠供板方案是背板總線48V;每板有4×12輸出端口,每口15W;端口輸出電壓53.5V;每半磚模塊為12端口供電;半磚功率200W;輸入/輸出隔離2250Vdc。這就產生了對48V轉55V的半磚200W模塊新的需求;為降低功率遠供板成本的另一種POE方案是降低PSE的輸出功率到每口10W（低于IEEE802.3af標準要求的15.4W）,每板有4×24輸出端口,每口10W;每半磚模塊供電24口;半磚功率250W。這些模塊電源必須適用于符合IEEE 802.3af標準的以太網交換機,如標準半磚尺寸,輸入38～55V,輸出250W/53.5V。在實際應用中還必須滿足用戶的一些特殊要求：如模塊加定制散熱器后總高度0.55英寸;四個模塊并聯均流;70℃環境溫度,額定輸入輸出,1m/s風速,加散熱器輸出滿載等。這些約束條件都增加了產品設計的難度。
---艾默生公司通過近一年的努力,配合客戶做了大量的試驗和探索,解決了產品在高溫應用下保持94％的高效率問題。推出的新產品AVE250半磚單路250W電源模塊同時具有標準BMP產品的常見功能,如過溫保護、輸出過流和過壓保護、輸入欠壓保護;遙控,正、負邏輯可選;輸出電壓調節;輸出電壓SENSE等功能。它是無線功放和POE應用的理想選擇。
意法半導體:成功實施多元化戰略
---意法半導體兩位年輕的本地工程師為聽眾做了兩場報告,題目分別是高效率低待機功耗開關電源和VD8雙向耐壓功率開關。兩位工程師的精彩演講不但拉近了與聽眾的距離,也讓人看到了意法半導體在國際化和本地化方面的進展。
---作為****的半導體公司,同時也是歐洲*大的半導體供應商,意法半導體為1500多家客戶提供3000多種主要產品,推出的產品組合幾乎覆蓋所有的半導體器件領域：專用IC、微處理器和半定制產品、存儲器、標準IC和分立器件等,應用領域涵蓋計算機系統、多媒體產品、電話網、消費類產品、工業控制系統、汽車和醫用設備,甚至在太空中都有其產品。意法半導體目前是模擬集成電路和MPEG-2***集成電路的全球主要供應商,全球ASIC**大供應商,也是所有NOR閃存的第四大供應商、非易失性存儲器的世界第三大供應商。在應用領域,意法半導體則是目前全球機頂盒集成電路*大的供應商,智能卡和和硬盤驅動集成電路的**大供應商,汽車集成電路的第三大供應商;同時在電信集成電路方面排名第四。
---從身處困境到位居前列,意法半導體的前進之路并不平坦,選擇正確的策略和方向是公司成功的基石。公司成立之初,為了避開計算機CPU等業已形成白熱化競爭的市場,意法半導體前瞻性地將業務重點瞄準了當時尚未形成氣候,但發展潛力巨大的五大領域——“無線通信和網絡、數字消費電子、計算機外設、智能卡及汽車電子”,并針對這五個細分市場形成了多元化產品格局。伴隨近年來這五大領域市場的迅速崛起,意法半導體也一舉奠定了在全球半導體行業中的**優勢。技術**是半導體行業發展的動力,意法半導體也同樣將持續的技術**作為公司發展的重要戰略,這些先進的技術包括雙極、CMOS、BICMOS、混合信號和功率技術。*近推出的BCD技術使設計師在同一芯片上把模擬、數字、功率和非易失性存貯功能相結合,從而**實現了真正的單芯片系統。除了加大在技術研發方面的資金投入之外,意法半導體的**戰略的*大的成功之處,是緊緊圍繞市場需求進行**。意法半導體在全球取得成功的另一個主要原因與客戶建立了聯盟關系,許多成功的產品都是與客戶密切合作設計而成的,而且越來越多的專用?