电源模块的设计与发展趋势

近年来，对功率模块的需求一直朝着高功率密度，高效率以及高电流和低电压的方向发展。隔离模块的设计主要使用传统的电路拓扑，例如单端反激，单端正激，正激和反激组合，推挽和电桥转换，而非隔离模块则使用BUCK和BOOST。
关于高效率，为了提高效率，可以组合使用各种软开关技术，包括无源无损软开关技术，有源软开关技术（例如ZVS / ZCS谐振，准谐振，恒定频率零开关技术，零电压，零电流转换技术和同步整流技术等。对于大电流，可以使用多相转换以增加输出电流。
随着半导体工艺技术的不断发展，PCB板上的芯片和组件具有更高的功能，更快的运行速度和更小的尺寸，从而驱动电源管理IC提供更低，更准确的电压，更大的电流以及更严格的电压反馈精度高，效率高的性能。另一方面，电源管理IC应用不断扩展和加深，实现了更好的控制功能，更智能的控制环路，更快的动态响应特性以及更简化的外围布局设计。
因此，简化设计，数字化，模块化和智能功率IC是不可避免的发展趋势。电源模块是开关电源的发展趋势。
随着电源技术的发展，可以实现开关电源的模块化。电源在系统设计中非常重要，因为如果电源不好，则会引起电子设备系统的不稳定。
让我们讨论电源模块的设计并简要分析未来的发展趋势。除了开发新的组件和新技术之外，如何组合和优化现有技术以实现高功率密度和高效率也是模块电源设计的主要挑战。
以砖块电源模块为例。当前的主流是1/8砖功率模块。
为了进一步优化1/16砖块电源模块产品，必须进一步提高效率。而且，电源产品从1/8砖到1/16砖的变化不仅仅是数量的问题。
产品的变更涉及很多方面。高功率密度对研发，生产过程，质量保证等提出了更高的要求。
如何在保持高功率输出的同时减小产品体积是非常困难的挑战。目前，电源模块已经实现了小型化，但是能否将其做得更小则对工艺和系统设计提出了巨大的挑战。
在某些系统设计中，模块的高度是有限的，传统的电源模块显然不能满足要求。因此，使产品更薄并为每个参数提供更薄的电源也是一个主要的挑战。
就高电流而言，过去，由于产品太小而电流太大，这很难实现。但是，随着技术的发展，许多制造商已经推出了大电流产品，并且体积越来越小。
在EMI方面，由于电子设备被广泛使用并且干扰变得越来越严重，为了减少系统的噪声和干扰，必须改善高EMI。从电路的角度来看，在提高效率，节省能源和减少功耗方面，有两个损失需要考虑。
一个是MOS晶体管的开关损耗，另一个是作为能量存储装置的电感器的电池转换效率。该方法克服了传统电源的缺点，效率难以达到94％以上。
由于您的MOS管不是理想的开关，并且电感器也不是理想的电感器，因此必定会有损耗。将来，产品尺寸，效率和EMI将成为电源开发面临的主要挑战。
随着电子设备向小型化的发展，通常为模块电源留下的空间非常有限，甚至某些系统是封闭的。因此，散热已成为需要考虑的第一个问题。
提高电源效率和减少热量损失与电源模块的稳定运行有关，并影响整个系统的可靠运行。在铁路，医疗，军事等领域，需求不断增加，因为它涉及公共交通，人身安全等问题，首先要考虑的是模块的高可靠性，。