國(guó)內(nèi)外模塊電源廠家之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。為了滿足客戶持續(xù)降價(jià)的需求，領(lǐng)先的公司通過(guò)管理優(yōu)化縮短研發(fā)周期、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化提高直通率、貼近客戶設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品技術(shù)含量等措施搶占市場(chǎng)，并通過(guò)軟硬件投入加強(qiáng)生產(chǎn)和檢測(cè)的自動(dòng)化，強(qiáng)化可靠性設(shè)計(jì)、電磁兼容和無(wú)鉛化技術(shù)保障。
模塊電源作為技術(shù)比較成熟的產(chǎn)品，目前全球的市場(chǎng)增長(zhǎng)平緩。然而，由于設(shè)備生產(chǎn)、物料采購(gòu)向中國(guó)大陸地區(qū)的轉(zhuǎn)移以及中國(guó)通信設(shè)備廠商的國(guó)際市場(chǎng)策略的推進(jìn)，中國(guó)在全球模塊電源市場(chǎng)上可謂一支獨(dú)秀，近年來(lái)增長(zhǎng)一直保持兩位數(shù)以上。業(yè)界人士認(rèn)為，在未來(lái)幾年內(nèi)可以預(yù)期15%以上的增長(zhǎng)速度。


但另一方面，模塊電源市場(chǎng)的總?cè)萘坑邢蕖��?jù)預(yù)計(jì)，就DC-DC模塊電源市場(chǎng)而言，中國(guó)市場(chǎng)的容量在2~3億美元，國(guó)內(nèi)外模塊電源廠家之間的競(jìng)爭(zhēng)也同樣日趨激烈。為了滿足客戶持續(xù)降價(jià)的需求，領(lǐng)先的公司通過(guò)管理優(yōu)化縮短研發(fā)周期、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化提高直通率、貼近客戶設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品技術(shù)含量等措施搶占市場(chǎng)，并通過(guò)軟硬件投入加強(qiáng)生產(chǎn)和檢測(cè)的自動(dòng)化，強(qiáng)化可靠性設(shè)計(jì)、電磁兼容和無(wú)鉛化技術(shù)保障。“靠簡(jiǎn)單模仿的中小規(guī)模的模塊電源廠家隨著客戶在可靠性、電磁兼容性、無(wú)鉛化等方面的要求越來(lái)越高而價(jià)格越來(lái)越低的壓力下，將無(wú)法保證大客戶的需求，不會(huì)有多大的發(fā)展空間。”北京新雷能公司研發(fā)副總經(jīng)理王士明表示。
模塊電源同時(shí)也面臨來(lái)自半導(dǎo)體公司的競(jìng)爭(zhēng)，TI、凌特和IR公司都推出了自己的微型模塊化電源產(chǎn)品。對(duì)于當(dāng)前很多電路板空間和散熱條件受限的系統(tǒng)，如AdvancedTCA或CompactPCI平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這些微型模塊化產(chǎn)品的小尺寸和高效率特點(diǎn)受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的關(guān)注。“來(lái)自半導(dǎo)體公司的競(jìng)爭(zhēng)壓力并不大，他們的產(chǎn)品多數(shù)功率在10A以下。”上海英聯(lián)系統(tǒng)公司技術(shù)總監(jiān)喬宗標(biāo)表示。而王士民認(rèn)為：“模塊電源對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響較大，模塊電源的生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)多道調(diào)試、篩選和測(cè)試程序，客戶將電源設(shè)計(jì)到單板的方式不方便進(jìn)行針對(duì)電源的專項(xiàng)可靠性篩選，不容易發(fā)現(xiàn)潛在故障。”

傳統(tǒng)市場(chǎng)的“甜蜜”不再

系統(tǒng)廠商正在面臨越來(lái)越大的成本壓力，而這種壓力將部分地轉(zhuǎn)嫁到模塊電源，模塊電源廠商正越來(lái)越深刻地體會(huì)到這種壓力。“現(xiàn)在通信廠商為了降低成本，常常一年或半年就開(kāi)一次招標(biāo)會(huì)，客戶的價(jià)格壓力越來(lái)越大。”SynQor中國(guó)區(qū)經(jīng)理孫永驊表示。“而另一方面，盡管我們一年的開(kāi)架模塊電源出貨量在170萬(wàn)到190萬(wàn)片，但是相對(duì)于系統(tǒng)廠商的器件采購(gòu)量而言，我們對(duì)上游器件供應(yīng)商并沒(méi)有大批量的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。” 孫永驊道出了目前通信電源模塊廠商面臨的“尷尬”價(jià)格現(xiàn)狀。

事實(shí)上，這樣的問(wèn)題已經(jīng)成為所有模塊電源共同面臨的問(wèn)題，特別是國(guó)外模塊電源公司，相對(duì)幾年前的高利潤(rùn)，通信模塊電源市場(chǎng)的“甜蜜”不再，而中國(guó)本土的模塊電源廠商也開(kāi)始蠶食這些市場(chǎng)。王士明表示：“隨著模塊電源技術(shù)的成熟和國(guó)內(nèi)外模塊電源廠家相互滲透，中國(guó)國(guó)內(nèi)模塊電源的設(shè)計(jì)差異化越來(lái)越小，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。國(guó)內(nèi)企業(yè)由于本地服務(wù)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)占有率越來(lái)越大。國(guó)外廠商的市場(chǎng)被壓縮到小批量/多品種的中高端市場(chǎng)。”中國(guó)本土模塊電源公司也不可避免地受到價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的壓力。王士明表示，新雷能公司模塊電源產(chǎn)品價(jià)格在2005年下降近20%，為應(yīng)對(duì)中低端模塊電源價(jià)格下降帶來(lái)的沖擊，他們加強(qiáng)了對(duì)高利潤(rùn)的高端開(kāi)放式多層板電源、大功率高功率密度鋁基板電源的開(kāi)發(fā)。

一些公司開(kāi)始尋求新的高利潤(rùn)市場(chǎng)空間，包括開(kāi)發(fā)一些細(xì)分市場(chǎng)(如軍工、醫(yī)療、工業(yè)等)和高附加值的產(chǎn)品(如高可靠性、高性能產(chǎn)品)。“例如，我們現(xiàn)在開(kāi)始做醫(yī)療電源，這些市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻高，可以獲得更高的利潤(rùn)。” 孫永驊說(shuō)。一些公司也瞄準(zhǔn)了本地新興模塊電源市場(chǎng)，“由于國(guó)家政策支持本土技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)本土模塊電源公司在鐵路和軍工領(lǐng)域有更多機(jī)會(huì)。”王士明表示。此外，除了傳統(tǒng)的通信模塊電源市場(chǎng)，基于IP的增值應(yīng)用設(shè)備和新興的無(wú)線通信技術(shù)的模塊電源也受到一些公司的關(guān)注，如可視電話應(yīng)用、以太網(wǎng)供電設(shè)備、WiMAX等。

滿足“三高”要求的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

模塊電源需求持續(xù)向高功率密度、高效率和高電流低電壓方向發(fā)展。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，目前隔離模塊的設(shè)計(jì)主要還是采用單端反激、單端正激、正反激組合、推挽、橋式變換等傳統(tǒng)的電路拓?fù)洌�非隔離模塊采用BUCK、BOOST等。為了提高效率可以結(jié)合各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，包括無(wú)源無(wú)損軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、有源軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，如ZVS／ZCS諧振、準(zhǔn)諧振；恒頻零開(kāi)關(guān)技術(shù)；零電壓、零電流轉(zhuǎn)換技術(shù)及同步整流技術(shù)；為了提高輸出電流采用多相變換。如何組合、優(yōu)化這些技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高功率密度和高效率是模塊電源設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)。以DC-DC模塊電源來(lái)說(shuō)，當(dāng)前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)100W的1/8磚模塊電源，要進(jìn)一步在1/16磚產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)100W的功率以拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，必須進(jìn)一步提高效率。系統(tǒng)設(shè)備通常留給模塊電源的空間十分有限，有些系統(tǒng)是封閉式腔體，散熱是必須首先需要考慮的問(wèn)題，提高電源效率、降低熱損耗關(guān)系到模塊電源乃至整個(gè)系統(tǒng)的可靠工作。

“電源的開(kāi)關(guān)頻率選擇必須很小心，高開(kāi)關(guān)頻率意味著更高的開(kāi)關(guān)損耗，另外外部元件選擇、布局布線須合理考慮。”對(duì)于模塊電源的熱設(shè)計(jì)喬宗標(biāo)提出了自己的建議。“變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化減小漏感對(duì)降低功率損耗很關(guān)鍵，而前端PFC的電感優(yōu)化設(shè)計(jì)也能有效降低功耗。” 無(wú)錫聯(lián)美蘭達(dá)電子有限公司技術(shù)研發(fā)部經(jīng)理黃勤珽表示，在該公司的HWS系列電源中采用類似的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，變壓器磁芯材料的選擇和元器件的小型化都是必須考慮的問(wèn)題。而模塊電源廠商還必須權(quán)衡高性能元件帶來(lái)的性能優(yōu)勢(shì)和價(jià)格之間的折中。

在AC-DC電源模塊方面，傳統(tǒng)的變換結(jié)構(gòu)是交流經(jīng)PFC前端電路變換到380V直流，再經(jīng)DC-DC變換到所需的電壓，如48V。“如何通過(guò)一階變換直接得到48V電壓是一個(gè)研究的方向。”黃勤珽認(rèn)為。電盛蘭達(dá)(Densei-Lambda)公司已經(jīng)在開(kāi)始這方面的研發(fā)，并已經(jīng)獲得一定成功。“得到的效率和功率因素還不錯(cuò)，但是響應(yīng)速度、紋波還有待改進(jìn)，輸出保留時(shí)間問(wèn)題還需要解決。”黃勤珽表示。

隨著RoHS標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行日期臨近，最近一些國(guó)際領(lǐng)先的模塊電源公司在推出新產(chǎn)品時(shí)，都強(qiáng)調(diào)其產(chǎn)品滿足RoHS標(biāo)準(zhǔn)。而該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于并沒(méi)有多少基礎(chǔ)的國(guó)內(nèi)模塊電源公司來(lái)說(shuō)更具挑戰(zhàn)性，須要對(duì)工藝、材料和元件采購(gòu)進(jìn)行重新審視，同時(shí)對(duì)價(jià)格、產(chǎn)品可靠性保證和驗(yàn)證帶來(lái)新的要求。

數(shù)字模塊電源即將走出實(shí)驗(yàn)室

此外，數(shù)字電源技術(shù)的發(fā)展正在推動(dòng)模塊電源的數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)，一些國(guó)際領(lǐng)先的模塊電源廠商正在加強(qiáng)此類技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。“對(duì)于數(shù)字電源技術(shù)，當(dāng)前我們考慮以下三種方案：低價(jià)格、功能少的低成本DC-DC方案；全數(shù)字化、功能齊備的方案；在目前產(chǎn)品上比較快實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化產(chǎn)品方案，用微處理器優(yōu)化電源設(shè)計(jì)。”黃勤珽道出了電盛蘭達(dá)對(duì)于數(shù)字電源技術(shù)的發(fā)展策略。實(shí)際上，對(duì)于一些國(guó)際領(lǐng)先的模塊電源公司來(lái)說(shuō)，數(shù)字化電源已經(jīng)列入了他們的高端產(chǎn)品名錄中。SynQor公司已經(jīng)推出了采用Microchip公司dsPIC數(shù)字信號(hào)處理芯片的數(shù)字化電源模塊產(chǎn)品。“采用DSP實(shí)現(xiàn)模塊電源的控制可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方便產(chǎn)品的升級(jí)和修改，只需通過(guò)修改代碼就可以實(shí)現(xiàn)。” SynQor公司應(yīng)用工程師賀懷謙表示。

而全數(shù)字化的電源模塊絕大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。對(duì)于數(shù)字電源的發(fā)展趨勢(shì)，大多數(shù)公司都持肯定的態(tài)度，但對(duì)于實(shí)際投入?yún)s更多地表示出一種觀望的心態(tài)。孫永驊表示：“大系統(tǒng)設(shè)備公司對(duì)于采用新技術(shù)比較謹(jǐn)慎，目前真正Design-in和Design-win的公司多是一些中小公司。”而喬宗標(biāo)認(rèn)為，數(shù)字技術(shù)在電源模塊的干擾和熱環(huán)境下如何可靠工作還有待時(shí)間驗(yàn)證。王士明則更多地關(guān)注到標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題：“數(shù)字電源標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一也是擺在模塊電源廠商面前的一個(gè)難題。”

電盛蘭達(dá)在數(shù)字電源領(lǐng)域走得比較早，該公司曾成功推出了第一款數(shù)字DC-DC模塊產(chǎn)品，該電源的輸出電壓可數(shù)字化控制，可通過(guò)軟件設(shè)置輸出電壓和過(guò)電壓檢測(cè)值、輸出電壓的上升和下降時(shí)間。“數(shù)字電源最初將以對(duì)電壓和電流精度要求高的應(yīng)用為切入點(diǎn)，如機(jī)器人、工廠自動(dòng)化設(shè)備、大型LCD和PDP顯示器等。”黃勤珽表示。事實(shí)上，這類應(yīng)用不僅對(duì)性能要求高，其本身的高價(jià)格對(duì)成本也不敏感，可以克服數(shù)字電源模塊初期的高成本問(wèn)題。對(duì)于數(shù)字模塊電源，業(yè)界人士普遍認(rèn)為有望在未來(lái)3到5年內(nèi)將進(jìn)入批量應(yīng)用。