模塊電源“甜蜜”不再 廠商尋求新的高利潤空間

    模塊電源|穩(wěn)壓器作為技術(shù)比較成熟的產(chǎn)品，目前全球的市場增長平緩。然而，由于設(shè)備生產(chǎn)、物料采購向中國大陸地區(qū)的轉(zhuǎn)移以及中國通信設(shè)備廠商的國際市場策略的推進，中國在全球模塊電源市場上可謂一支獨秀，近年來增長一直保持兩位數(shù)以上。業(yè)界人士認為，在未來幾年內(nèi)可以預期15%以上的增長速度。

    但另一方面，模塊電源市場的總?cè)萘坑邢蕖��?jù)預計，就DC-DC模塊電源市場而言，中國市場的容量在2~3億美元，國內(nèi)外模塊電源廠家之間的競爭也同樣日趨激烈。為了滿足客戶持續(xù)降價的需求，領(lǐng)先的公司通過管理優(yōu)化縮短研發(fā)周期、生產(chǎn)過程優(yōu)化提高直通率、貼近客戶設(shè)計、提高產(chǎn)品技術(shù)含量等措施搶占市場，并通過軟硬件投入加強生產(chǎn)和檢測的自動化，強化可靠性設(shè)計、電磁兼容和無鉛化技術(shù)保障。“靠簡單模仿的中小規(guī)模的模塊電源廠家隨著客戶在可靠性、電磁兼容性、無鉛化等方面的要求越來越高而價格越來越低的壓力下，將無法保證大客戶的需求，不會有多大的發(fā)展空間。”北京新雷能公司研發(fā)副總經(jīng)理王士明表示。

    模塊電源同時也面臨來自半導體公司的競爭，TI、凌特和IR公司都推出了自己的微型模塊化電源產(chǎn)品。對于當前很多電路板空間和散熱條件受限的系統(tǒng)，如AdvancedTCA或CompactPCI平臺的嵌入式系統(tǒng)來說，這些微型模塊化產(chǎn)品的小尺寸和高效率特點受到系統(tǒng)設(shè)計工程師的關(guān)注。“來自半導體公司的競爭壓力并不大，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)喬宗標表示。而王士民認為：“模塊電源對系統(tǒng)的可靠性影響較大，模塊電源的生產(chǎn)需要經(jīng)過多道調(diào)試、篩選和測試程序，客戶將電源設(shè)計到單板的方式不方便進行針對電源的專項可靠性篩選，不容易發(fā)現(xiàn)潛在故障。”

    傳統(tǒng)市場的“甜蜜”不再

    系統(tǒng)廠商正在面臨越來越大的成本壓力，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越深刻地體會到這種壓力。“現(xiàn)在通信廠商為了降低成本，常常一年或半年就開一次招標會，客戶的價格壓力越來越大。”SynQor中國區(qū)經(jīng)理孫永驊表示。“而另一方面，盡管我們一年的開架模塊電源出貨量在170萬到190萬片，但是相對于系統(tǒng)廠商的器件采購量而言，我們對上游器件供應商并沒有大批量的價格優(yōu)勢。” 孫永驊道出了目前通信電源模塊廠商面臨的“尷尬”價格現(xiàn)狀。

    事實上，這樣的問題已經(jīng)成為所有模塊電源共同面臨的問題，特別是國外模塊電源公司，相對幾年前的高利潤，通信模塊電源市場的“甜蜜”不再，而中國本土的模塊電源廠商也開始蠶食這些市場。王士明表示：“隨著模塊電源技術(shù)的成熟和國內(nèi)外模塊電源廠家相互滲透，中國國內(nèi)模塊電源的設(shè)計差異化越來越小，市場競爭日趨激烈。國內(nèi)企業(yè)由于本地服務和價格優(yōu)勢，市場占有率越來越大。國外廠商的市場被壓縮到小批量/多品種的中高端市場。”中國本土模塊電源公司也不可避免地受到價格競爭的壓力。王士明表示，新雷能公司模塊電源產(chǎn)品價格在2005年下降近20%，為應對中低端模塊電源價格下降帶來的沖擊，他們加強了對高利潤的高端開放式多層板電源、大功率高功率密度鋁基板電源的開發(fā)。

    一些公司開始尋求新的高利潤市場空間，包括開發(fā)一些細分市場(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)在開始做醫(yī)療電源，這些市場準入門檻高，可以獲得更高的利潤。” 孫永驊說。一些公司也瞄準了本地新興模塊電源市場，“由于國家政策支持本土技術(shù)的發(fā)展，中國本土模塊電源公司在鐵路和軍工領(lǐng)域有更多機會。”王士明表示。此外，除了傳統(tǒng)的通信模塊電源市場，基于IP的增值應用設(shè)備和新興的無線通信技術(shù)的模塊電源也受到一些公司的關(guān)注，如可視電話應用、以太網(wǎng)供電設(shè)備、WiMAX等。

    滿足“三高”要求的設(shè)計挑戰(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)實現(xiàn)上，目前隔離模塊的設(shè)計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)的電路拓撲，非隔離模塊采用BUCK、BOOST等。為了提高效率可以結(jié)合各種軟開關(guān)技術(shù)，包括無源無損軟開關(guān)技術(shù)、有源軟開關(guān)技術(shù)，如ZVS／ZCS諧振、準諧振；恒頻零開關(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)來實現(xiàn)高功率密度和高效率是模塊電源設(shè)計的主要挑戰(zhàn)。以DC-DC模塊電源來說，當前已經(jīng)可以實現(xiàn)100W的1/8磚模塊電源，要進一步在1/16磚產(chǎn)品上實現(xiàn)100W的功率以拓展產(chǎn)品應用領(lǐng)域，必須進一步提高效率。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題，提高電源效率、降低熱損耗關(guān)系到模塊電源乃至整個系統(tǒng)的可靠工作。

    “電源的開關(guān)頻率選擇必須很小心，高開關(guān)頻率意味著更高的開關(guān)損耗，另外外部元件選擇、布局布線須合理考慮。”對于模塊電源的熱設(shè)計喬宗標提出了自己的建議。“變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化減小漏感對降低功率損耗很關(guān)鍵，而前端PFC的電感優(yōu)化設(shè)計也能有效降低功耗。” 無錫聯(lián)美蘭達電子有限公司技術(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題。而模塊電源廠商還必須權(quán)衡高性能元件帶來的性能優(yōu)勢和價格之間的折中。

    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。“如何通過一階變換直接得到48V電壓是一個研究的方向。”黃勤珽認為。電盛蘭達(Densei-Lambda)公司已經(jīng)在開始這方面的研發(fā)，并已經(jīng)獲得一定成功。“得到的效率和功率因素還不錯，但是響應速度、紋波還有待改進，輸出保留時間問題還需要解決。”黃勤珽表示。

    隨著RoHs標準執(zhí)行，最近一些國際領(lǐng)先的模塊電源公司在推出新產(chǎn)品時，都強調(diào)其產(chǎn)品滿足RoHS標準。而該標準對于并沒有多少基礎(chǔ)的國內(nèi)模塊電源公司來說更具挑戰(zhàn)性，須要對工藝、材料和元件采購進行重新審視，同時對價格、產(chǎn)品可靠性保證和驗證帶來新的要求。