電源設(shè)計(jì)的三大趨勢

隨著近幾年的新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速的發(fā)展，動力電池行業(yè)也是一派欣欣向榮的景象，俗話說，需求是發(fā)展的動力，動力電池市場也是如此。

需求往往是推動創(chuàng)新的源泉，無論是時(shí)尚、金融亦或是我們熟悉的電源領(lǐng)域都存在這樣的現(xiàn)象。抓住了用戶需求，潛在的創(chuàng)新動力才會被激發(fā)，也只有適應(yīng)需求的創(chuàng)新才是最具生命周期的。2017年電源需求在哪?創(chuàng)新著力點(diǎn)在哪?帶著疑問與期盼請來亞洲第一大電子展——2017年慕尼黑上海電子展一探究竟吧!3月 14日-16日將有超過6萬多名的專業(yè)觀眾以及眾多的國內(nèi)外領(lǐng)先電源廠商集聚上海新國際博覽中心，深度探討2017年中國電源市場需求與走勢，為您的電源創(chuàng)新提供設(shè)計(jì)動力!

中國電源市場未來需求有多大?據(jù)專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)的最新數(shù)據(jù)表明：中國電源市場在2017-2020年將繼續(xù)保持穩(wěn)步的增長速度，到2020年，中國電源市場的規(guī)模將達(dá)到2567億元。

2017-2020年中國電源市場規(guī)模走勢

面對每年2000多億的電源市場“大蛋糕”，上游廠商不斷推陳出新，以適應(yīng)持續(xù)變化苛刻的設(shè)計(jì)需求;下游設(shè)計(jì)則呈現(xiàn)多元化發(fā)展。諸如數(shù)字控的支持者認(rèn)為：數(shù)字電源較模擬電源適應(yīng)性強(qiáng)、更靈活，未來會不會是一邊倒的趨勢呢?出于對高效率與低耗能電源的需求，材料控的支持者對氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 開關(guān)器件等寬帶隙 (WBG) 器件充滿信心，但談及價(jià)格又有些神傷……

數(shù)字控：電源管理IC廠商競相排兵布陣

盡管模擬電源解決方案的成本、性能(如負(fù)載變化時(shí)的電源響應(yīng)時(shí)間)、占板面積等指標(biāo)都優(yōu)于當(dāng)前的數(shù)字電源解決方案，但對于期待創(chuàng)新的開發(fā)人員來說，它完全是一種固定模式的黑盒應(yīng)用，抑制了開發(fā)人員發(fā)揮創(chuàng)造力的激情。

數(shù)字電源正是為了克服現(xiàn)代電源的復(fù)雜性而提出的，它實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬技術(shù)的融合，提供了很強(qiáng)的適應(yīng)性與靈活性，具備直接監(jiān)視、處理并適應(yīng)系統(tǒng)條件的能力，能夠滿足幾乎任何電源要求。數(shù)字電源還可通過遠(yuǎn)程診斷以確保持續(xù)的系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)故障管理、過電壓(流)保護(hù)、自動冗余等功能。目前，模擬技術(shù)+DSP/MCU正成為數(shù)字電源的主要趨勢。

而來自調(diào)研機(jī)構(gòu)IHS公司旗下IMS Research的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)2017年全球數(shù)字電源市場營業(yè)收入將增至124億美元，數(shù)字電源IC市場將達(dá)到26億美元。數(shù)字電源市場以服務(wù)器和通信設(shè)備應(yīng)用為主導(dǎo)，同時(shí)拓展至其他更多應(yīng)用領(lǐng)域，猶如星火燎原之勢。

慕尼黑上海電子展作為電子行業(yè)的開年大戲， 2017年3月將有不少領(lǐng)先的電源芯片公司如東芝(展位號E4.4300)、羅姆(展位號 E4.4100)、意法半導(dǎo)體(展位號E4.4102)、凌力爾特(展位號E4.4401)、芯源(展位號E4.4112)、比亞迪(展位號 E4.4512)等集體展示電源管理芯片。各大電源管理IC廠商面對誘人的數(shù)字電源市場需求，都在抓緊排兵布陣。

2017年慕尼黑上海電子展展館布局圖

數(shù)字控的忠實(shí)擁護(hù)者之所以采用數(shù)字電源管理，是因?yàn)閿?shù)字電源能提供有關(guān)電源系統(tǒng)的準(zhǔn)確信息，而且能輕而易舉地自主控制和監(jiān)察幾十個電壓。制造商為專門市場提供定制和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的器件，這使新手和經(jīng)驗(yàn)老道的數(shù)字電源設(shè)計(jì)者都可以輕松使用。凌力爾特(慕尼黑上海電子展展位號E4.4401)最近提供的多節(jié)電池監(jiān)視器LTC2944就是其中之一。

LTC2944可用來直接測量 3.6V 至 60V 的電池組。電源和測量引腳上絕對不需要電平移位電路以連接多節(jié)電池電壓，因此最大限度減小了總電流消耗，同時(shí)保持測量準(zhǔn)確度。LTC2944 是一款真正的高壓電池監(jiān)視器，能夠以 1% 的準(zhǔn)確度測量電荷、電壓、電流和溫度，要準(zhǔn)確地評估電池電荷狀態(tài) (SoC)，這些參數(shù)是必不可少的。

適合多節(jié)電池系統(tǒng)的 60V 電池監(jiān)視器

無線控：拒絕束縛，我的電源我做主

數(shù)字電源滿足了設(shè)計(jì)工程師對靈活、智能的方便電源管理需求，而無線電源的出現(xiàn)，則讓用戶擺脫了線纜的束縛，提供更多的生活便利性。

來自專業(yè)機(jī)構(gòu)的預(yù)測：到2018年，全球無線電源接收器出貨量將達(dá)到10億顆。全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商ST意法半導(dǎo)體(慕尼黑上海電子展展位號 E4.4102)，通過內(nèi)置收發(fā)器提供整體解決方案，支持Qi、PMA等多個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和終端電源規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，其中包括物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、手機(jī)、可穿戴設(shè)備、電動工具、汽車級和醫(yī)療級電源等。

意法半導(dǎo)體不久前推出的STWBC-WA充電發(fā)射控制器配合STWLC04無線充電接收器，采用比市面上其它無線充電芯片組所用線圈更小的線圈，在接收端只使用11mm直徑的線圈，在發(fā)射端使用20mm線圈，可以傳輸高達(dá)1W的電能，讓應(yīng)用設(shè)備的外觀尺寸變得更小、更纖薄。如果在發(fā)射端使用大線圈和全橋電路，輸電能力可提高到 3W。因?yàn)椴辉傩枰獋鹘y(tǒng)充電接口，無線充電可以簡化外殼設(shè)計(jì)和密封技術(shù)，防止塵土或水汽進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部。

STWBC-WA充電發(fā)射控制器配合STWLC04無線充電接收器

材料控：SiC與GaN的共舞

另外，值得關(guān)注的是，隨著全球節(jié)能環(huán)保意識抬頭，電源產(chǎn)業(yè)開始投入提高產(chǎn)品效率、降低功耗以及減少材料使用的技術(shù)開發(fā)，加上電動車、再生能源以及各種能源傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)不斷要求高效率與低耗能設(shè)計(jì)，使得性能更加優(yōu)異的SiC與GaN等高規(guī)格功率元件有了用武之地。

為了實(shí)現(xiàn)高效率的能源傳輸與利用，這些高性能功率元件在能源轉(zhuǎn)換中扮演著重要角色。傳統(tǒng)硅基(Si-based)材料由于無法提供較低導(dǎo)通電阻，因而在電力傳輸或轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)致大量能量損耗。SiC元件則由于具備高導(dǎo)熱特性，加上材料具有寬能隙特性而能耐高壓與承受大電流，更符合高溫作業(yè)應(yīng)用與高能效利用的要求。

一直以來在SiC功率器件領(lǐng)域處于業(yè)界領(lǐng)先地位的羅姆半導(dǎo)體(慕尼黑上海電子展展位號E4.4100)，其第2、3代SiC-MOSTET、全SiC功率模塊產(chǎn)品具有具有高速開關(guān)、低開關(guān)損耗、高速恢復(fù)、消除寄生二極管通電導(dǎo)致的元件劣化問題等特點(diǎn)。

羅姆全SiC功率模塊

雖然SiC優(yōu)點(diǎn)滿滿，但相比Si產(chǎn)品，SiC市場目前的規(guī)模還不到Si的10%。為何?羅姆半導(dǎo)體(深圳)有限公司分立元器件部高級經(jīng)理水原德健曾指出，最大的局限性是價(jià)格較高。為了降低成本，需要幾個方面的改進(jìn)：第一是在開發(fā)上，盡量把晶圓做得更大，因?yàn)榫A越大，每個晶圓上可以取得的 die/chip(籽片/芯片)也就越多，浪費(fèi)的地方也會越少;第二是提高工廠的生產(chǎn)效率，SiC的生產(chǎn)時(shí)間很長，因?yàn)镾iC是Si加上C，生產(chǎn)時(shí)間大約是普通Si的6倍;第三，希望市場上的用量加大，用量越大，單價(jià)才會降下來。

2017年，SiC的市場價(jià)格降下來了嗎?它在第一大應(yīng)用太陽能PV(光伏)逆變器以及火熱的新能源汽車(EV/HEV)市場表現(xiàn)如何?3月14-16日，慕尼黑上海電子展上揭曉一切!

放著，我來?

相較于SiC，GaN功率元件算是后起之秀。但目前已廣泛應(yīng)用于LED照明，并在無線應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用?；贕aN的開關(guān)功率晶體管可實(shí)現(xiàn)全新電源應(yīng)用，與Si晶體管相比：在高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，性能更高，損耗更低;GaN的高頻操作特性可以在保持高效率的同時(shí)提高性能。這些優(yōu)點(diǎn)使得GaN將首先在更高性能電源設(shè)計(jì)中占據(jù)一席之地，以滿足客戶對更高效電源轉(zhuǎn)換方面的發(fā)展前景一定能夠滿足這方面的要求。

據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole的預(yù)測 GaN功率市場邁向整合，準(zhǔn)備迎向巨大成長。“GaN元件市場可望在2020年達(dá)到6億美元的規(guī)模，屆時(shí)將需要制造58萬片6寸晶圓。此外，GaN市場將于2016年起迅速發(fā)展，伴隨電動車(EV)/油電混合車(HEV)將在2018-2019年開始采用GaN，2020年以前估計(jì)可實(shí)現(xiàn)80%的CAGR 成長。

轉(zhuǎn)型為元器件代理商的富士通電子元器件(上海)有限公司(慕尼黑上海電子展展位號E4.4312)將攜代理產(chǎn)品線 Transphorm公司獨(dú)特的GaN技術(shù)和產(chǎn)品方案亮相上海慕尼黑電子展，其采用創(chuàng)新的Cascode結(jié)構(gòu)的HEMT高壓產(chǎn)品讓Transphorm在氮化鎵功率表技術(shù)領(lǐng)域劍走偏鋒，成為該陣營的領(lǐng)頭羊。

HEMT器件獨(dú)特的Cascode結(jié)構(gòu)剖析

2017年電源市場百家爭鳴、百花齊放的現(xiàn)象還將繼續(xù)在慕尼黑上海電子展輪番上演，不管您是何種控的支持者，相信都能在展會上找到對應(yīng)的最佳解決方案!

2017慕尼黑上海電子展同期還舉行了一系列高質(zhì)量、國際性的創(chuàng)新論壇，緊緊把握汽車、電力電子、醫(yī)療、嵌入式、連接器等熱門應(yīng)用市場與高速發(fā)展行業(yè)，促進(jìn)電子供應(yīng)商與行業(yè)客戶之間的互動，搭建一個探討技術(shù)創(chuàng)新的平臺。國際電力電子創(chuàng)新論壇也有來自行業(yè)內(nèi)的專家、學(xué)者將共同探討電源變換與微電網(wǎng)技術(shù)、無線充電與汽車電源技術(shù)、工業(yè)4.0時(shí)代的電源技術(shù)等熱門話題。