電源模塊與電源用元器件的最新技術動態

2015-12-18 作者：來源：阿拉丁照明網瀏覽量：網友評論： 0 條

摘要： 預計未來電源模塊和電源電路將面臨更加苛刻的能效標準和環境問題。要想滿足這些需求，要求我們不僅僅停留在電源模塊和電源電路上，而是采取著眼于電氣產品整體的行動。ROHM將致力于綜合應用，持續推進滿足這些市場需求的產品開發。

　　1.電源模塊相關發展概況

　　一直以來，電源模塊(AC/DC適配器等)因其對電氣產品的性能和功能產生的直接影響較小而少有關注，但近些年來，對這類電源的關注達到了前所未有的高度。究其主要原因，可以說是“環境”。近年來，世界各地頻繁發生環境問題，各國展開了諸多致力于減輕環境負擔的行動，當然對電源的環保策略也早已提上日程。其關鍵詞有以下兩個。

　　關鍵詞①：高效化

　　隨著電氣產品的生產量逐年增加，用電量也與其成正比呈逐年上升趨勢。如今，電氣產品每年的生產量約50億臺左右，其中絕大多數產品均搭載有電源模塊和電源電路。假設這些電源的損耗能夠改善1W(瓦)，簡單地計算一下每年可節約50億W，節能效果相當于5座核電廠。在這種背景下，各國的標準團體等也紛紛提高能效標準，要求開發符合這些標準的電源模塊和電源電路。

　　在此介紹一下對電源模塊高效化要求的代表性標準---美國能源部(DOE)制定的能效標準。美國能源部于2014年2月3日頒布了對AC適配器等外部電源更嚴格的能效要求。從2016年2月10日以后(預計)，不符合新標準 (表1、表2)的對象外部電源將無法在美國國內銷售。因此，以AC/DC適配器廠家等為主的企業正在加速推出滿足該標準的產品。

　　表1.DOE CEC 6級　外部電源能效標準AC/DC電源(輸出電壓≧ 6V)

　　表2.DOE CEC6級　外部電源能效標準AC/DC電源(輸出電壓< 6V)

　　關鍵詞②：減少工業廢棄物

　　隨著電氣產品生產數量的增加，其廢棄物也在增加，為了減少這些工業廢棄物，要求做到3R(減少使用：Reuse，重復使用：Reduce，循環使用：Recycle)。而一直以來，電源產品僅部分組成元器件和材料可以循環使用，大部分均被廢棄。如今，減輕這類環境負擔的技術開發取得不菲成果，越來越多的產品開始搭載電源模塊和電源電路。在不久的將來，這些技術有望為工業廢棄物的削減作出更大貢獻。

　　本文將圍繞這些關鍵詞針對電源的高效化以及技術和應用等進行介紹。

　　2.同步整流與低功耗化功能

　　作為實現電源模塊(AC/DC適配器等)高效化的技術，包括開關元器件(MOSFET)等產品技術的發展和電路技術的改善，其中同步整流方式在改善電路技術方面備受矚目。

　　在以往的AC/DC轉換器中，基于電路簡單、相對廉價的原因，整流元件一般使用二極管，但這種二極管的正向電壓(Vf)導致的導通損耗一直是高效化的障礙。另外，為抑制二極管的發熱，還需要散熱器等散熱措施，這就需要相應的空間，在安裝方面也帶來一些問題。作為降低這種損耗的對策，如今已經逐步開始采用同步整流方式。

　　同步整流方式的整流元件使用MOSFET，通過更低的導通電阻(低Ron)來降低導通損耗(圖1)。工作與一次側的開關工作同步使整流元件的MOSFET進行ON/OFF。

　　圖1.同步整流方式

　　同步整流方式本身絕大多數采用低壓(尤其是12V以下)DC/DC轉換器，因此并非全新技術的產品。但是，AC/DC轉換器存在控制方法等課題，這一直阻礙著同步整流方式的普及。如今，很多AC/DC轉換器均采用PWM反激式控制(ON/OFF方式)，該方式根據輸入輸出條件和變壓器規格進行連續模式工作。但是，在同步整流方式下進行連續模式工作時，可能會導致無法正常控制，因一次側的開關元件和二次側的整流元件同時導通，會貫通電流造成元件損壞。因此，大多數情況下，同步整流方式僅限增加了防止同時導通的保護電路時、以及不連續模式工作時 (準諧振方式和不連續模式工作)使用。

　　但是，此次開發的ROHM同步整流IC，成功攻克了該課題，實現并采用了在連續模式工作時也無需特別保護電路的穩定的同步整流工作。因此，與以往的二極管整流相比，電源模塊整體效率提高了3%以上(本公司比較數據)(圖2)。