全球模块电源发展技术

全球模块电源发展技术20世纪90年代初，国际电力电子专家会议曾预测了2000年ＤＣ/ＤＣ模块的技术经济指标．归结起来，最主要的有以下四个方面：一是模块电源效率达到90%；二是模块电源的功率密度提高一倍；三是平均无故障时间提高一倍；四是价格降低一半。---本次ＤＣ/ＤＣ模块电源及相关技术研讨会交流情况表明，随着场控器件性能的提高、中间总线架构方案的提出、电路拓扑和控制方案的合理以及测试技术和制造工艺水平的提高，21世纪初ＤＣ/ＤＣ电源模块的技术经济指标可以达到当时国际电力电子专家会议所预计的目标，而且有了新的发展。怀格公司的模块电源的功率密度实测证实，达到了每立方英寸800Ｗ以上，这是技术上的一个重大突破。利用热成像技术对电源模块内部的热场分布进行科学测定，从而为模块电源可靠性的进一步提高奠定了坚实的基础。---21世纪对为高速处理芯片供电的模块电源的动态性能提出了苛刻的要求。适应这种要求而研制的可以量测1000Ａ/μs的测试设备，为这种高动态性能的模块电源的性能和质量保证提供了强有力的支持，从而加速了这种高动态性能模块电源的量产化工作的进程。---在本次研讨会上所展示的上述技术亮点及相关问题得到了充分的讨论，给人以启示，受益匪浅。对于我国电力电子产业而言，创新体制的建立、加速创新人才的培养、加强基础技术创新、提高产品设计能力和制造工艺水平是重中之重。---模块电源及相关技术研讨会已经是第三届了，每次会议都有新的内容和重点。这次会议继续对模块电源、供电架构和电源管理进行了详细的研讨。由用户负载向低电压、大电流发展的特点，采用中间总线架构的供电方式已被广泛接受。有实力的公司以最快的速度推出了适用中间总线架构供电方式的开放式DC/DC模块电源，较大幅度地提高了单个模块的功率密度和效率，同时电源体积明显减小，引发了一次模块电源发展的飞跃。VICOR公司结合它开发的V1晶片提出了分比式供电架构的概念，其关键是VI晶片的开发。Tyco电子、TI、IR及国半等公司相应提供了最新的电源控制和序列或跟踪的IC，这些内容和概况基本上与国际同步。从研讨分析，对用户面言，不论传统、中间总线还是其他供电架构均没有绝对的优势，只能依据供电要求，从安装面积、功耗和价格等因素综合评定，这是比较科学的选择。---用户负载的低压大电流对模块电源输出纹波和负载瞬态响应等指标要求更高了，因此测量手段必须不断改进才能获得精确测试，不少报告介绍了测试方法和设备，包括快速响应的电子负载机，这些对正确评价电源的性能是很重要的。除此之外，IR公司详细介绍了高加速温度和湿度应力测试（HAST），对电路设计和应用工程师很有帮助和借鉴。---从模块电源的发展进程可以清楚地知道电路技术和器件进步起到的关键推动作用，这些今天仍旧很重要，特别需要指出的是，一个好的模块电源其技术设计和工艺也一定是优秀的，如电路元件布局、多层板设计和高频变压器结构设计等，它将会直接影响性能。在某一个发展阶段，可能主要依靠技术设计和工艺改进求得进步。美国电源制造商协会Alderman先生讲道：“模块电源是个装配技术”，这说明了工艺设计和新电路、新器件应用同样重要。本届模块电源研讨会的内容比较广泛，工艺技术也是其中一个重要内容。希望通过各方努力和参与，把今后的研讨会办得更好，服务广大模块电源设计和应用工程师。艾默生：以太网供电呼唤高功率密度DC/DC模块---艾默生网络能源有限公司二次电源开发部总工李卫东先生在研讨会上介绍了POE（PowerOverEthernet）电源的应用和艾默生的新产品。---他首先介绍了以太网技术和标准的演进。早在1973年，施乐公司就提出并实现了电脑互连的以太网技术，当时的传输速率达到3Mbps，之后在施乐Xerox、Digital、Intel的共同努力下于1980年推出了10MbpsDIX以太网标准。1983年，以太网技术（802.3）、令牌总线（802.4）、令牌环（802.5）共同成为局域网领域的三大标准。此后，以太网技术的应用获得了长足的发展，全双工以太网、百兆位以太网技术相继出现。1999年，IEEE组织开始制定关于以太网供电的标准，发起人为3Com、Intel、PowerDsine、Nortel、Mitel和NationalSemiconductor。2003年6月，IEEE完成标准制定，正式命名为IEEE802.3af。---所谓以太网供电技术，简单地说就是直接通过以太网网线给低端设备供电。以太网供电的传输是通过标准的CAT5以太网线（包含四对电线）实现的。标准的10BASE-T和100BASE-T只使用了其中的两对进行数据传输，IEEE802.3af标准允许两种方式传输功率。一种是功率通过空闲线传输的“中跨”技术，另一种是功率通过数据线传输的“端跨”技术。其电源传输规格包括：输出电压44～57V；输入电压36～57V；输出功率15.4Wmin；输入功率0.37～12.95W；输出电流350mAmax；输入电流350mAmax；设备必须具有检测是否符合802.3af标准供电的功能，同时只有具有“PoweroverLAN”标志终端设备才能接受电源。---目前以太网设备采用的是“星”型布局网线只传输信号（没有传输电源）。为了实现以太网供电，近期以太网设备将以“中跨”供电方案为主，未来将走向“端跨”供电方案。---李先生认为，以太网供电技术的最大特点是方便——通过整合电源和以太网系统的基础架构，可以降低成本，无需电源布线；可利用现有数据电缆提供电源有利于对现有设备进行任意扩展；尤其方便了无线局域网接入点设备的配置。第二个特点是可靠——把远端设备的电源监控和管理交给IT管理员；低端设备不需要额外的AC/DCAdapter，安全性提高；通过对高端设备配置UPS，提高整个系统的可靠性。第三个特点在于电源——低端设备的AC/DC电源和小容量UPS减少甚至为零；高端设备的UPS容量、AC/DC系统电源容量增加，产生48V转48V的DC/DC新需求。---标准的PSE设备内部的功率远供板方案是背板总线48V；每板有4×12输出端口，每口15W；端口输出电压53.5V；每半砖模块为12端口供电；半砖功率200W；输入/输出隔离2250Vdc。这就产生了对48V转55V的半砖200W模块新的需求；为降低功率远供板成本的另一种POE方案是降低PSE的输出功率到每口10W（低于IEEE802.3af标准要求的15.4W），每板有4×24输出端口，每口10W；每半砖模块供电24口；半砖功率250W。这些模块电源必须适用于符合IEEE802.3af标准的以太网交换机，如标准半砖尺寸，输入38～55V，输出250W/53.5V。在实际应用中还必须满足用户的一些特殊要求：如模块加定制散热器后总高度0.55英寸；四个模块并联均流；70℃环境温度，额定输入输出，1m/s风速，加散热器输出满载等。这些约束条件都增加了产品设计的难度。---艾默生公司通过近一年的努力，配合客户做了大量的试验和探索，解决了产品在高温应用下保持94％的高效率问题。推出的新产品AVE250半砖单路250W电源模块同时具有标准BMP产品的常见功能，如过温保护、输出过流和过压保护、输入欠压保护；遥控，正、负逻辑可选；输出电压调节；输出电压SENSE等功能。它是无线功放和POE应用的理想选择。意法半导体:成功实施多元化战略---意法半导体两位年轻的本地工程师为听众做了两场报告，题目分别是高效率低待机功耗开关电源和VD8双向耐压功率开关。两位工程师的精彩演讲不但拉近了与听众的距离，也让人看到了意法半导体在国际化和本地化方面的进展。---作为世界领先的半导体公司，同时也是欧洲最大的半导体供应商，意法半导体为1500多家客户提供3000多种主要产品，推出的产品组合几乎覆盖所有的半导体器件领域：专用IC、微处理器和半定制产品、存储器、标准IC和分立器件等，应用领域涵盖计算机系统、多媒体产品、电话网、消费类产品、工业控制系统、汽车和医用设备，甚至在太空中都有其产品。意法半导体目前是模拟集成电路和MPEG-2解码器集成电路的全球主要供应商，全球ASIC第二大供应商，也是所有NOR闪存的第四大供应商、非易失性存储器的世界第三大供应商。在应用领域，意法半导体则是目前全球机顶盒集成电路最大的供应商，智能卡和和硬盘驱动集成电路的第二大供应商，汽车集成电路的第三大供应商；同时在电信集成电路方面排名第四。---从身处困境到位居前列，意法半导体的前进之路并不平坦，选择正确的策略和方向是公司成功的基石。公司成立之初，为了避开计算机CPU等业已形成白热化竞争的市场，意法半导体前瞻性地将业务重点瞄准了当时尚未形成气候，但发展潜力巨大的五大领域——“无线通信和网络、数字消费电子、计算机外设、智能卡及汽车电子”，并针对这五个细分市场形成了多元化产品格局。伴随近年来这五大领域市场的迅速崛起，意法半导体也一举奠定了在全球半导体行业中的领先优势。技术创新是半导体行业发展的动力，意法半导体也同样将持续的技术创新作为公司发展的重要战略，这些先进的技术包括双极、CMOS、BICMOS、混合信号和功率技术。最近推出的BCD技术使设计师在同一芯片上把模拟、数字、功率和非易失性存贮功能相结合，从而首次实现了真正的单芯片系统。除了加大在技术研发方面的资金投入之外，意法半导体的创新战略的最大的成功之处，是紧紧围绕市场需求进行创新。意法半导体在全球取得成功的另一个主要原因与客户建立了联盟关系，许多成功的产品都是与客户密切合作设计而成的，而且越来越多的专用集成电路现在是在亚太区设计的，而且是用在亚太区的客户和市场。---意法半导体不但拥有强大的技术、营销与制造实力，而且始终不渝地致力于完善和加强全面品质与环境管理，从而赢得世界各地的荣誉奖项。自1991年以来，公司各地机构已经获得七十余项奖项，其中超过40项是环境保护奖。更多信息请访问。Chroma：提供最新处理器电源装置测试方案---台湾致茂电子股份有限公司量测仪器事业部市场企划处专案主管叶思辛的演讲题目是提供最新处理器电源装置测试方案--可达1000A/μs电子负载。叶思辛指出，现在处理器的主频已经突破3GHz，相应地需要具有低电压、大电流、优异的动态性能和完善的保护功能的强大稳定的电源，为高性能处理器提供充足动力，而对电源设计工程师的挑战就是如何在设计过程中模拟处理器的所有运行状况。电源厂商在设计初期就需要进行仔细规划，根据英特尔最新的VRM10.0标准对电脑主板的电源进行全面测试，必须借助模拟电源才可以完成这个工作。---叶思辛为听众介绍的是致茂电子的63472型测试电源，可对VRM、电源部分和嵌入式VRD进行测试，不但可以模拟负载，还可进行完整的功能测试，并满足未来系统集成的要求。测试电压小于0.8V，电流大于100A，电流变化率(di/dt)大于1000A/μs，功能测试包括动态VID、电源良好检查、效率、OCP、热性能、扫描测试、峰值电压和定时功能。确保精度、斜率曲线线性度和高di/dt的关键是开环控制。63472使用了开环设计和软件反馈，达到了传统闭环电子负载的精度，可模拟200W、0.5～2V、150A的静态负载，动态负载模式下的斜率可达1000A/μs，1MHz的动态频率、占空比可编程设定、动态VID测试仿真、通过测量输入电压和电流测量效率、电源良好定时测量、测量直流和峰值电压、电流监测输出和全面的保护功能。Chroma的测试电源解决方案包括电源、电缆、插座和手持终端，在测试时，只需将插座接到主板上，然后将插座通过电缆与电源连接，就可对主板的电源部分进行各种静态和动态测试。---台湾致茂电子不但可以提供各种电源测试设备，还研发、制造及生产精密量测仪器，针对不同产业，提供包括电子负载、交/直流电源供应器、安规测试、被动元件测试、信号图形产生器、色彩分析仪、PXI测试仪器、VLSI测试系统和UPS等在内的高性能解决方案。---欲了解更多信息，请访问。天弘：解读模块电