电源模块的分类及特点

由于模块式构造的优点甚多，因此模块电源广泛用于交流设备、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。
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,模块电源的增幅已经超出了一次电源。

模块电源具有隔离浸染，抗滋扰能力强，自带保护功能，便于集成。
随着半导体工艺、封装技能和高频软开关的大量利用,模块电源功率密度越来越大,转换效率越来越高,运用也越来越大略。

人们在开关电源技能领域是边开拓干系的电力电子器件，边开拓开关变频技能，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗滋扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技能及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，碰着较为繁芜的技能和工艺制造问题。

按当代电力电子的运用领域，电源模块有很多，包括：

1、绿色电源模块

高速发展的打算机技能带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源模块技能的迅速发展。
八十年代,打算机全面采取了开关电源,率先完成打算机电源换代。
接着开关电源技能相继进入了电子、电器设备领域。

打算机技能的发展,提出绿色电脑和绿色电源模块。
绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和干系产品，绿色电源系指与绿色电脑干系的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星\公众操持规定,桌上型个人电脑或干系的外围设备,在就寝状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的哀求,提高电源效率是降落电源花费的根本路子。
就目 前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要花费50瓦的能源。

2、开关电源模块

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。
高频小型化的开关电源及其技能已成为当代通信供电系统的主流。
在通信领域中,常日将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。
一次电源的浸染是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。
当前在程控交流机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频事情,开关频率一样平常掌握在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。
近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采取高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一样平常为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便掩护,且安装、增加非常方便。
一样平常都可直接装在标准掌握板上,对二次电源的哀求是高功率密度。
因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

3、变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技能被广泛运用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和掌握,同时使上述掌握得到加速平稳、快速相应的性能,并同时收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的浸染(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的浸染。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采取高频PWM技能,开关频率在500kHz旁边,功率密度为5W~20W/in3。
随着大规模集成电路的发展,哀求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采取新的电路拓扑构造,当前已有一些公司研制生产了采取零电流开关和零电压开关技能的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

4、变频器电源

变频器电源紧张用于互换电机的变频调速,其在电气传动系统中霸占的地位日趋主要,已得到巨大的节能效果。
变频器电源主电路均采取互换-直流-互换方案。
工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的互换输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动互换异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。
八十年代初期,日本东芝公司最先将互换变频调速技能运用于空调器中。
至1997年,其霸占率已达到日同族用空调的70%以上。
变频空调具有舒适、节能等优点。
海内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开拓生产热点。
估量到2000年旁边将形成高潮。
变频空调除了变频电源外,还哀求有适宜于变频调速的压缩机电机。
优化掌握策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

5、焊机电源模块

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。
由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的运用前景。

逆变焊机电源大都采取互换-直流-互换-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。
50Hz互换电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧利用。

由于焊机电源的事情条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变革之中,因此高频逆变式整流焊机电源的事情可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。
采取微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的干系掌握器,通过对多参数、多信息的提取与剖析,达到预知系统各种事情状态的目的,进而提前对系统做出调度和处理,办理了当前大功率IGBT逆变电源可靠性。

6、直流电源模块

大功率开关型高压直流电源广泛运用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。
电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

自从70年代开始,日本的一些公司开始采取逆变技能,将市电整流后逆变为3kHz旁边的中频,然后升压。
进入80年代,高频开关电源技能迅速发展。
德国西门子公司采取功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。
并将干式变压器技能成功的运用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
海内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采取全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,末了整流为直流高压。

分布供电办法具有节能、可靠、高效、经济和掩护方便等优点。
已被大型打算机、通信设备、航空航天、工业掌握等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为空想的供电办法。
在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的运用前景。

如今，我国有模块电源生产厂商几百家，以私营企业、小型企业为主，整体竞争力水平较低，行业集中度较低，市场排名前10家厂商的市场霸占率不到60%，且多数是国际品牌，本土品牌较少。
尤其在中低端模块电源产品市场，行业基本呈现完备竞争状况，而在高端产品市场，由于相应的技能、工艺等的制约，市场集中度较高，市场份额紧张被领先的国际跨国公司盘踞。
在模块电源领域，外资企业凭借较高的技能水平，品牌上风和遍及环球的营销网络等迅速抢占海内市场份额，而内资企业则相对逊色，海内电源模块厂商还有很大上升空间。