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2018-09-08

开关电源市场持续增长 模块电源优势突出

  开关电源(SwitchingModePowerSupply)即开关稳压电源,是相对于线性稳压电源的一种的新型稳压电源电路,它通过对输出电压实时监测并动态控制开关管导通与断开的时间比值来稳定输出电压。

  由于开关电源效率高且容易小型化,因此已经被广泛地应用于现代大多数电子产品中。如果说每个现代家庭都至少有一个开关电源都不为过,如电视机(彩色的)、电脑、笔记本、电磁炉等等内部都有开关电源,虾米?这些东西你们家都没有?我去!那手机有没有?手机充电器也是一个小型的开关电源,中招了吧!手机也没有,那就是古代家庭了,忽略之!

  开关电源主要的原材料是变压器、功率器件、电感器、电抗器等。开关电源属于电子工业的基础产品,下游涉及国民经济众多领域,包括电信、邮政、银行、证券、铁路、民航、税务、工商、石油、海运、航空航天、军队等。

  目前,开关电源行业已形成了完善的产业链,上游国际主流元器件供应商控制了开关电源IC芯片的制造技术,中游电源制造商根据其掌握的不同水平的电源制造专业技术和生产能力为下游客户提供不同技术水平、类型的电源产品。开关电源行业下游为工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。

  行业市场持续稳定增长小型高频化趋势是趋势

  开关电源作为用电设备中必不可少的设备,应用领域众多,且不存在替代设备。因此其市场规模庞大。数据显示,近年来中国开关电源销售额保持持续稳定的增长,2012行业销售收入为989亿元,2016年上升至1268亿元,同比增长5.63%。预计2017年行业销售收入将进一步上升至1347亿元。

  此外,我国电源开关在发展的过程中呈现出小型化、薄型化、轻量化、高频化趋势。因为,随着电源开关应用领域的不断拓展,用户对开关电源便携性要求越来越高。而在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能,因此小型化、薄型化、轻量化、高频化将是开关电源的主要发展方向。

  行业需求领域集中工业、消费电子占比超过85%

  从我国开关电源的应用领域来看,目前我国开关电源主要集中在工业领域,占比达53.94%,其次为消费电子类领域,占比达33.05%。二者总占比超过85%以上,行业需求领域集中度非常高。

  未来,随着一些新兴行业的快速发展,前瞻预计以往占市场比重不大的行业如电力、交通、新能源等对开关电源的需求将呈现出了快速增长的势头,增长速度相对较快。

  行业市场化程度较高区域分布集中

  中国开关电源行业市场化程度较高,呈现完全竞争的市场格局。全国开关电源的供应商主要分布在华北、华东和华南,分布在其他区域的企业只有26%。从产业集群来看,主要经形成了珠三角地区、长三角地区,以及北京、天津、河北附近的首都经济圈地区三大产业区,另外在西安、武汉也有少量开关电源企业分布。

  模块电源优势突出行业发展迅速

  开关电源模块是新一代的开关电源产品,主要应用于民用、工业和军用等众多领域,包括交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点,模块电源的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广,模块电源发展十分迅速。

  数据显示,近年来,我国模块电源市场需求呈现稳步上升的态势,2012年我国电源销售规模为35亿元,2016年上升至59.4亿元,2013-2016年复合增长率为14.14%。比开光电源年均6.41%高7.72个百分点。行业发展迅速,且根据模块电源下游需求,未来几年我国模块电源市场销售规模将以12%-18%增长速度发展。

  作为开关电源:

  之所以称其为线性电源,是因为其稳定输出电压的基本原理是:通过调节调整管(如三极管)的压降VD来稳定相应的输出电压VO,也因调整管处于线性放大区而得名。如果某些因素使得输出电压VO下降了,则控制环路降低调整管的压降VD,从而保证输出电压Vo不变,反之亦然,但这样带来的缺点是调整管消耗的功率很大,使得该电路转换效率低下,当然,线性电源的优点是电路简单,纹波小,但是在很多应用场合下,转换效率才是至关重要的。

  为了进一步提升稳压电路中的转换效率,提出用处于开关状态的调整管来代替线性电源中处于线性状态中的调整管

  ,结构只能用来对输入电压VI进行降压处理,因为控制信号的占空比是不可能超过1的,这一点与线性电源是类似的,而且设计比较好的开关电源电路,其效率可达到90%以上,这看起来似乎是个不错的降压稳压方案,但任何方案都不会是完美的,随之而来的问题也接踵而至,比如纹波、噪声、EMI等问题,下面我们简单介绍一下:

  纹波即上图所示的输出电压波动成分的峰峰值,自然是越小越好。要降低纹波有很多途径,增大电感量或电容量就是常用的途径之一,

  开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四部分

  1.主电路冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。

  2.控制电路一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。

  3.检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

  4.辅助电源实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。
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