中小功率模块电源发展趋势.

中小功率模块电源发展趋势2020/3/11I.系统架构趋势II.参数性能趋势III.行业市场趋势IV.技术发展趋势目录DC-DC模块电源市场前景预测2020/3/112014~2019年，DC-DC电源市场需求量由1.5亿只增长至2亿只，年均增幅6.3%；2014~2019年，DC-DC电源市场容量由39.03亿美元增长至49.65亿美元，年均增幅4.9%；2014~2019年，DC-DC电源单位价格由26美元降至24.8美元，降幅达5%。DC-DC电源架构----DPA\IBA\CCA\DBA原理框图介绍2020/3/11典型分布式系统（DPA）中间总线架构（IBA）中央控制架构（CCA）动态总线架构（DBA）DC-DC电源架构市场---IBA占比份额最大，与DPA\SP三足鼎力2020/3/1114~19年IBA架构占比份额均为最大，占额由34%上升至36%；DPA架构主要受IBA架构影响，占额由30%下降至28%；DBA架构依旧处于发展前期，预测19年市场份额占比将达到2%，与CCA的市场持平；SpotPowering\其它市场份额占比32%（SpotPowering\其它是我司主要的市场所在）2020/3/11SP架构\其它市场年均增幅6.3%，19年总需求达6450万只；军工年均增幅7.2%，医疗年均增幅7.6%，19年总计需求达700万只；通信\电脑市场占总比的56%，工控市场占比达34%；SP架构\其它SP架构行业市场占比---通信\工控\电脑占比均衡—30%，医疗行业年均增幅7.2%2020/3/11工控行业市场年均增幅5.4%，需求量由14年的2490万只增长至3230万只；其中IBA架构占市场总比25%，SP架构市场占比67%；随着技术发展，DBA在工控系统里占比超过8%；在工控行业DBA与CCA架构市场占有率为0工控行业各架构占比---SP占比67%，IBA占比25%2020/3/11医疗行业14年需求量440万只，19年增长至630万只，年均增幅7.6%；SP架构占总份额的70%，IBA以及DPA架构占总额的30%，年均增幅均为7.6%；医疗行业各架构占比---SP占比70%，IBA占比20%，与工控行业架构相似2020/3/11军工行业主要分布在DPA、IBA、SP三个架构，IBA占总比40%居首位；军工市场需求量由14年的490万增长至19年的690万，年均增幅7.2%；军工行业各架构占比---IBA\SP架构占比80%，年均增幅7.2%2020/3/11I.系统架构趋势II.参数性能趋势III.行业市场趋势IV.技术发展趋势目录2020/3/11受IBA及CCA架构的增长，48V输入占50%总市场份额；工控领域以24V输入为主，占市场总额25%；12V输入则集中在电脑行业；3.3V输入依旧保持最快的增长速度，年均增幅到8.7%；3.3V\5V\12V售价10美元，24V\48V单位价格40美元；270V输入主要应用在军工以及电脑行业，因高售价的影响，占5%的总市场份额；输入电压与行业\架构的关联较密切；DC-DC电源输入电压---以48V\12V为主，3.3V输入增长速度快2020/3/11输出电压与隔离电压等级相关联，隔离模块主要在通信系统的CCA\IBA\DPA架构中；输出电压有朝低电压的趋势，1.8V占27%的总份额，19年达到98.5亿美元；在2.5V\3.3V\5V输出的范围内，2.5V是占比及增长最快的，19年将达到52.2亿美元；小于3.3V的单位价格在18美元左右，5V的在28美元，12V则在50美元；1.2V以下输入市场份额占比依旧最小DC-DC电源输出电压---以1.8V\12V为主，输出电压有朝低发展的趋势2020/3/11非隔离型占52%总需求量，增长速度与隔离型一致，为6.3%；非隔离型单位价格维持在10美元，隔离型则由14年的43美元降至19年的40美元；隔离型占78%的总市场容量，19年达到38亿美元，非隔离型达到10亿美元；DC-DC隔离与非隔离---市场需求量接近，隔离型为非隔离型四倍售价2020/3/1112V输出的市场在19年达到13亿美元，占总比34%，年均增幅7.1%，1.8V市场的增长导致5V输出增长平缓，预测19年1.8V输出的市场将达到5.8亿美元，年均增幅达4.7%；3.3V和5V占28%的总市场，19年达到11亿美元，其中3.3V增长速度低于5V；1.2V以下的市场占比最小，集中在13~39W；输出电压与功率大小成正比，所以在19年12V以上输出将达到4.6亿美元隔离型DC-DC电源输出电压布局---以12V\5V为主，5V输出市场增速达6.3%2020/3/11非隔离型系列输出电压主要在5V以下，其中1.8V输出占比最大，达35%；小于1.2V输出的占市场总额22%，19年达到2.4亿美元；5V以上输出市场占比最小，约1%，同时单位售价也保持最低；输出电压越高，单位售价越低。3.3V为分水岭，单位售价在9美元；非隔离型DC-DC电源输出电压布局---输出电压集中在3.3V以下，输出电压越低单位售价越高2020/3/11I.系统架构趋势II.参数性能趋势III.行业市场趋势IV.技术发展趋势目录2020/3/11到19年市场容量通信占42%，工控16%，医疗3%，军工4%，电脑34%；到19年市场需求通信占37%，工控25%，医疗2%，军工14%，电脑22%；各行业市场份额发展对比图---19年通信43%,工控16%，军工医疗7%2020/3/11工控市场细分对比图---仪表市场占比最大，集中48V\24V\12V输入，单位售价42美元2020/3/11Transportation:铁路和交通信号、辅助等。IndustrialAutomationandProcessControl:过程控制设备、机控制器、机器人、工业自动化、SCADA系统等等。BuildingAutomation:包括通风加热设备\HVAC\照明控制\安全系统\空调等Instrumentation:测试和测量设备、工业传感器、数据采集等设备四个细分市场工控总市场为12.5亿美元，其中工业自动化及过程设备占55%总额；在智能家居行业年均增幅高达12.3%，19年市场容量为4980万美元；交通行业年均增幅3%，19年市场达到3亿美元；仪表增幅2.6%，19年市场达到2亿美元；工控行业各输入电压市场增幅一致---5.4%，其中48V和24V占70%的市场份额；工控各细分市场单位价格差别不大，在38~42美元之间；细分市场概况：工控市场细分对比图---仪表市场占比最大，集中48V\24V\12V输入，单位售价42美元2020/3/11医疗市场细分对比图---CLASSII市场占比最大，集中12V\5V输入，单位售价19美元2020/3/11ClassI:和病人无接触的设备，如诊断\激光设备；ClassII:设备有与病人身体接触。包含生理监测\x射线系统\分析仪\成像设备\PET\CT\MRI\超声显示器,操作表ClassIII:设备与等心脏接触，如心脏监测器。Non-PatientContact:实验室设备；四个细分市场医疗市场年均增幅5.9%，19年达到1.1亿美元；CLASSIII等级的设备约占5%左右的市场份额，其它三个市场份额比较平均；尽管3.3V市场的快速增长，但在未来五年12V和5V输入仍占67%的市场份额；医疗行业单位价格整体维持在19美元，其中实验室设备市场的单位价格由19降至17美元，细分市场概况：医疗市场细分对比图---CLASSII市场占比最大，集中12V\5V输入，单位售价19美元2020/3/11I.系统架构趋势II.参数性能趋势III.行业市场趋势IV.技术发展趋势目录2020/3/11我们如何去识别和判断模块电源的技术趋势从表面化的客户需求提炼出技术发展的总体方向小体积？EMI性能好？高效率？高功率密度！低价格？高可靠？2020/3/11技术的发展都是为了提高技术系统的理想度功率密度是衡量模块电源技术水平的最重要指标理想度=∑有用功能+∑有害功能成本高功率密度2020/3/11高功率密度提高模块电源功率密度的主要手段高频化、高效率、高集成度、数字化高频化高效率软开关新器件高集成度无源器件集成有源器件集成集成封装准谐振有源箝位多谐振宽禁带GaN磁集成埋阻埋容数字化让控制更加灵活、精准、响应更快2020/3/11为何高频化是模块电源领域一直以来的研究热点无源元件的体积对模块电源功率密度的影响无源元件的体积占开关电源总体积的30%-90%2020/3/11为何高频化是模块电源领域一直以来的研究热点高频化是减小小无源元件体积的重要手段提高开关频率是减小无源元件体积的最重要手段2020/3/11提高开关频率是高功率密度的最重要手段产品的占板面积和高度都可以一定程度的减小2020/3/11提高开关频率是高功率密度的最重要手段集成电路设计与集成封装技术非常关键2020/3/11磁集成仍然是电源技术领域的研究热点之一最终要把磁元件与有源器件一起集成到硅片上2020/3/11数字化控制必然成为模块电源主流一定程度上也能有助于较小输出滤波电容的体积2020/3/11降低开关损耗是提高电源效率的最有效手段软开关技术已经很成熟，但仍是热点软开关技术是通过引入谐振工作过程，减小开关管在开通和关断时电压电流的交叠时间从而大大减小开关管的开通或（和）关断损耗；2020/3/11软开关技术的应用高频化与软开关不可分离常见的软开关技术准谐振技术有源箝位技术LLC技术VHF谐振变换技术93.5%2%2020/3/11功率开关的寄生参数产生的损耗不可忽视损耗与频率关系随着开关频率的提高，驱动电路的损耗急剧增加；由开关管的寄生电容（含电路中在开关管DS间的等效电容）引起的损耗亦急剧增加。2020/3/11调频控制策略可以一定程度优化模块电源效率优化降频可以极大提高轻负载的效率MOS管开关损耗71.7%变压器10.8%MOS管直流损耗7.2%MOS管驱动损耗3.6%其他3.6%二极管2.2%PCB1.1%轻载损耗MOS管开关损耗51.2%变压器30.1%MOS管直流损耗12.0%二极管3.6%PCB1.8%MOS管驱动损耗0.6%其他0.6%满载损耗采用先进的频率控制技术使得开关频率随负载的减小适当降低，可以提高轻负载下的转换效率2020/3/11优化降频技术的应用适合经常在轻负载或空载下运行的应用场合50607080905102030405060708090100效率(%)输出电流百分比(%)效率Vs输出负载（标称输入）URB2405D-10WR2URB2405YMD-10WR3空载功耗（mW）URB2405YMD-10WR3URB2405D-10WR2954180249626436180288URB2405YMD-10WR2URB2405YMD-10WR32020/3/11器件水平的进步对电源技术的发展起决定性作用GaN必然成为未来的主流2020/3/11150KHz3.3MHz高频化软开关有源器件集成磁集成无源器件集成集成封装功率密度再提升1倍功率密度提升1倍紧靠单一技术手段难以达到理想的效果多种手段同时使用，会有意想不到的效果2020/3/11客户不断变化的新需求才是趋势的唯一决定因素金升阳创新理念：基于客户需求创新任何技术系统的进化都有其内在的规律，技术的发展趋势也是一定的，就看谁来做，谁先做，谁先做出来；当然任何技术系统进化规律作用的结果首先体现在用户对使用体验的要求上，也就是客户需求；所以，我们的电源要做成什么样？会做成什么样？不是由我们来决定的，而是由我们的客户决定的！THANKS!感谢聆听，请多指教