中小功率模块电源发展趋势.

中小功率模块电源发展趋势
目录
I. 系统架构趋势 II. 参数性能趋势
III.行业市场趋势
IV.技术发展趋势
2018/10/12
DC-DC模块电源市场前景预测
2014~2019年，DC-DC电源市场需求量由1.5亿只增长至2亿只，年均增幅6.3%； 2014~2019年，DC-DC电源市场容量由39.03亿美元增长至49.65亿美元，年均增幅4.9%； 2014~2019年，DC-DC电源单位价格由26美元降至24.8美元，降幅达5%。
细分市场概况：
工控总市场为12.5亿美元，其中工业自动化及过程设备占55%总额； 在智能家居行业年均增幅高达12.3%，19年市场容量为4980万美元； 交通行业年均增幅3%，19年市场达到3亿美元；仪表增幅2.6%，19年市场达到2亿美元； 工控行业各输入电压市场增幅一致---5.4%，其中48V和24V占70%的市场份额； 工控各细分市场单位价格差别不大，在38~42美元之间；
2018/10/12
医疗市场细分对比图---
CLASS II市场占比最大，集中12V\5V输入，单位售价19美元
2018/10/12
医疗市场细分对比图--四个细分市场
Class I: 和病人无接触的设备，如诊断\激光设备；
CLASS II市场占比最大，集中12V\5V输入，单位售价19美元
Class II:设备有与病人身体接触。包含生理监测\x射线系统\分析仪\成像设备\PET\CT\MRI\超声显示器,操作表 Class III:设备与等心脏接触，如心脏监测器。 Non-Patient Contact: 实验室设备；
优化降频可以极大提高轻负载的效率
满载损耗
二极管 3.6% MOS管直 流损耗 12.0%
变压器 30.1% MOS管驱 PCB 动损耗 1.8% 0.6%
轻载损耗
MOS管驱 动损耗 3.6%
MOS管直 流损耗 7.2% 变压器 10.8% MOS管开 关损耗 71.7%
其他 0.6%
其他 3.6%
二极管 2.2% PCB 1.1%
准谐振技术
93.5%
2%
有源箝位技术
LLC技术
VHF谐振变换技术
2018/10/12
功率开关的寄生参数产生的损耗不可忽视
损耗与频率关系
随着开关频率的提高，驱
动电路的损耗急剧增加； 由开关管的寄生电容（含
电路中在开关管DS间的
等效电容）引起的损耗亦 急剧增加。
2018/10/12
调频控制策略可以一定程度优化模块电源效率
2018/10/12
SP架构行业市场占比---
通信\工控\电脑占比均衡—30%，医疗行业年均增幅7.2%
SP架构\其它
SP架构\其它市场年均增幅6.3%，19年总需求达6450万只； 军工年均增幅7.2%，医疗年均增幅7.6%，19年总计需求达 700万只； 通信\电脑市场占总比的56%，工控市场占比达34%；
MOS管开 关损耗 51.2%
采用先进的频率控制技术使得开关频率随负载的减小适当降低，可以提 高轻负载下的转换效率
2018/10/12
优化降频技术的应用
适合经常在轻负载或空载下运行的应用场合
效率Vs输出负载（标称输入）
90
80
URB2405YMD-10WR2
效率(%)
URB2405D -10WR2 URB2405Y MD-10WR3
输出电压越高，单位售价越低。3.3V为分水岭，单位 售价在9美元；
2018/10/12
目录
I. 系统架构趋势 II. 参数性能趋势
III.行业市场趋势
IV.技术发展趋势
2018/10/12
各行业市场份额发展对比图---
19年通信43%,工控16%，军工医疗7%
到19年市场容量通信占42%，工控16%，医疗3%，军工4%，电脑34%； 到19年市场需求通信占37%，工控25%，医疗2%，军工14%，电脑22%； 2018/10/12
功率密度是衡量模块电源技术水平的最重要指标
理想度 =
∑ 有用功能
∑ 有害功能 + 成本
高功率密度
2018/10/12
提高模块电源功率密度的主要手段
高频化、高效率、高集成度、数字化
高频化
软开关 高效率 新器件 高功率密度 高集成度 无源器件集成 有源器件集成 集成封装 数字化 让控制更加灵活、精准、响应更快 准谐振 有源箝位 多谐振 宽禁带 GaN 磁集成 埋阻埋容
工控市场细分对比图---
仪表市场占比最大，集中48V\24V\12V输入，单位售价42美元
2018/10/12
工控市场细分对比图--四个细分市场
Transportation:铁路和交通信号、辅助等。
仪表市场占比最大，集中48V\24V\12V输入，单位售价42美元
Industrial Automation and Process Control:过程控制设备、机控制器、机器人、工业自动化、SCADA系统等等。 Building Automation: 包括通风加热设备\HVAC\照明控制\安全系统\空调等 Instrumentation:测试和测量设备、工业传感器、数据采集等设备
IBA\SP架构占比80%，年均增幅7.2%
军工行业主要分布在DPA、IBA、SP三个架构，IBA占总比40%居首位； 军工市场需求量由14年的490万增长至19年的690万，年均增幅7.2%；
2018/10/12
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I. 系统架构趋势 II. 参数性能趋势
III.行业市场趋势
IV.技术发展趋势
2018/10/12
DC-DC隔离与非隔离---
市场需求量接近，隔离型为非隔离型四倍售价
非隔离型占52%总需求量，增长速度与隔离型一致， 为6.3%； 非隔离型单位价格维持在10美元，隔离型则由14年的 43美元降至19年的40美元； 隔离型占78%的总市场容量，19年达到38亿美元，非 隔离型达到10亿美元；
2018/10/12
非隔离型DC-DC电源输出电压布局--
输出电压集中在3.3V以下，输出电压越低单位售价越高
非隔离型系列输出电压主要在5V以下，其中1.8V输出 占比最大，达35%； 小于1.2V输出的占市场总额22%，19年达到2.4亿美元；


5V以上输出市场占比最小，约1%，同时单位售价也保 持最低；
2018/10/12
为何高频化是模块电源领域一直以来的研究热点
无源元件的体积对模块电源功率密度的影响
无源元件的体积占开关电源总体积的30%-90%
2018/10/12
为何高频化是模块电源领域一直以来的研究热点
高频化是减小小无源元件体积的重要手段
提高开关频率是减小无源元件体积的最重要手段
2018/10/12
提高开关频率是高功率密度的最重要手段
产品的占板面积和高度都可以一定程度的减小
2018/10/12
提高开关频率是高功率密度的最重要手段
集成电路设计与集成封装技术非常关键
2018/10/12
磁集成仍然是电源技术领域的研究热点之一
最终要把磁元件与有源器件一起集成到硅片上
2018/10/12
数字化控制必然成为模块电源主流
2018/10/12
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I. 系统架构趋势 II. 参数性能趋势
III.行业市场趋势
IV.技术发展趋势
2018/10/12
我们如何去识别和判断模块电源的技术趋势
从表面化的客户需求提炼出技术发展的总体方向
小体积？ EMI性能好？ 高效率？ 高可靠？
低价格？
高功率密度！
2018/10/12
技术的发展都是为了提高技术系统的理想度
2018/10/12
工控行业各架构占比---
SP占比67%，IBA占比25%
工控行业市场年均增幅5.4%，需求量由14年的2490万只增长至3230万只； 其中IBA架构占市场总比25%，SP架构市场占比67%； 随着技术发展，DBA在工控系统里占比超过8%； 在工控行业DBA与CCA架构市场占有率为0
一定程度上也能有助于较小输出滤波电容的体积
2018/10/12
降低开关损耗是提高电源效率的最有效手段
软开关技术已经很成熟，但仍是热点
软开关技术是通过引入谐振工作过 程，减小开关管在开通和关断时电压电 流的交叠时间 从而大大减小开关管的开 通或（和）关断损耗；
2018/10/12
软开关技术的应用
高频化与软开关不可分离 常见的软开关技术
70
60
50
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
输出电流百分比(%)
URB2405YMD-10WR3
空载功耗 （mW） 9 24 36
URB2405YMD10WR3 54 96 180
URB2405D10WR2 180 264 288
2018/10/12
器件水平的进步对电源技术的发展起决定性作用
2018/10/12
隔离型DC-DC电源输出电压布局--
以12V\5V为主，5V输出市场增速达6.3%
12V输出的市场在19年达到13亿美元，占总比34%， 年均增幅7.1%， 1.8V市场的增长导致5V输出增长平缓，预测19年1.8V 输出的市场将达到5.8亿美元，年均增幅达4.7%； 3.3V和5V占28%的总市场，19年达到11亿美元，其中 3.3V增长速度低于5V； 1.2V以下的市场占比最小，集中在13~39W； 输出电压与功率大小成正比，所以在19年12V以上输 出将达到4.6亿美元