3．PC电源分析
1)市场规模分析
2007年，中国开关电源市场保持稳定增长，总体销售量为2081.6万台。2008年PC开关销量2824.3万台，增长率为9.4%。
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年度
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总销量(万台)
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总销量增长率
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2007年
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2581.6
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11.3%
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2008年
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2824.3
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9.4%
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数据来源：ICTresearch 2009，01
(1) 节能环保需求凸显
随着PC市场的变革，PC的功耗越来越大，再加上双硬盘、双光驱、高功耗的显卡更加剧了这种趋势，对于电源的输出功率的要求越来越高；另一方面CPU等核心芯片对电压输出精度、输出品质的要求也越来越高。电源的质量好坏直接影响了电脑工作的安全和稳定。一般来说，功耗150W的电脑，电源效率每提升5%，节能4.5W。转换效率是衡量节能的重要指标，是输出与输入功率的比值。转换效率越高，能量损失越少。1.3规范负载下的转换效率，从65%(v1.0)提高到了70%；2.0版推荐转换效率是80%。
在提倡使用绿色节能环保产品的今天，更低的电磁辐射、使用可回收的环保材料、更低的噪音等，都让台式PC在节能的进程中不断向前。降低电源功率已成为一种发展趋势，许多知名电脑公司纷纷推出了自己的节能产品，将电脑(主机)满负荷时的功率控制在100W上下，有些优质产品的电脑，耗能甚至仅为70～80W。降低电源功率的意义不仅仅是为了节能，因为在降低功率的同时，电源盒乃至机箱的温度也相应会降低，这对电脑整机的稳定工作是十分有利的。温度的降低，也使电脑部件的热老化减缓，电脑整机的耐久性因此得以提高。
(2) 板卡升级推动电源规格变化
随着Intel的915芯片组的发布，新的规范对PC机的各个部件都提出了新的要求，尤其对电源推出了ATX 12V 2.0标准，包括新增一路12V输出以满足高端CPU和显卡的功耗需求，此外还对5V输出以及电源接口等方面都做了相应的调整。新一轮的硬件更新换代热潮的到来，各大电源厂商都相继开发出支持新规范的电源产品，以顺应市场的巨大需求，其中不乏精品层出不穷，静音、节能、环保、宽幅等优秀的设计理念更是在这些产品中不断涌现出来，为2005年的电源市场带来一派繁荣的景象。
ATX 12V 2.0规定则是要求在一台电源中同时要有两路独立的+12V输出，功率上两路+12V同时的最大功率不得超过265W。相比单路+12V的电源，采用双路+12V设计的电源更加适合顶级发烧玩家的需要以及未来高端平台的发展需要。目前，市场上各大电源厂家都纷纷推出了自己符合ATX 12V 1.3规范与符合ATX 12V 2.0规范的电源产品。目前，随着Vista系统的普及，ATX 12V 2.3规定已经开始实施。
(3) 静音散热概念普及
除了ATX 12V增强输出概念外，目前各个厂家大力宣传的静音散热技术也获得较大发展。目前市场上主流的5种电源散热结构包括前排风式、下吸前排式设计、大风车式散热、后吹前排式、后吹风式散热设计等五种。
静音电源的标准，通常情况下厂家只要将噪音控制在30分贝以下就基本可以算作静音电源。当然这个30分贝的噪音值理论上是厂家在静音实验室中，距离电源一米左右测得而出。目前能够拥有这种实力的厂家国内屈指可数，作为解决办法各个厂家纷纷采用大尺寸、低转速静音风扇、加装温控电路等方法。
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主要技术
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内容详解
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功率半导体器件性能
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碳化硅SiC是功率半导体器件晶片的理想材料，其优点是：禁带宽、工作温度高(可达600℃)、热稳定性好、通态电阻小、导热性能好、漏电流极小、PN结耐压高等，有利于制造出耐高温的高频大功率半导体器件。可以预见，碳化硅将是21世纪最可能成功应用的新型功率半导体器件材料。
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开关电源功率密度
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提高开关电源的功率密度，使之小型化、轻量化，是人们不断努力追求的目标。电源的高频化是国际电力电子界研究的热点之一。电源的小型化、减轻重量对便携式电子设备(如移动电话，数字相机等)尤为重要。使开关电源小型化的具体办法有：
一是高频化。为了实现电源高功率密度，必须提高PWM变换器的工作频率、从而减小电路中储能元件的体积重量。
二是应用压电变压器。应用压电变压器可使高频功率变换器实现轻、小、薄和高功率密度。
压电变压器利用压电陶瓷材料特有的“电压-振动”变换和“振动-电压”变换的性质传送能量，其等效电路如同一个串并联谐振电路，是功率变换领域的研究热点之一。
三是采用新型电容器。为了减小电力电子设备的体积和重量，必须设法改进电容器的性能，提高能量密度，并研究开发适合于电力电子及电源系统用的新型电容器，要求电容量大、等效串联电阻ESR小、体积小等。
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高频磁与同步整流技术
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对于低电压、大电流输出的软开关变换器，进一步提高其效率的措施是设法降低开关的通态损耗。例如同步整流SR技术，即以功率MOS管反接作为整流用开关二极管，代替萧特基二极管(SBD)，可降低管压降，从而提高电路效率。
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分布电源结构
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分布电源系统适合于用作超高速集成电路组成的大型工作站(如图像处理站)、大型数字电子交换系统等的电源，其优点是：可实现DC/DC变换器组件模块化；容易实现N+1功率冗余，提高系统可靠性；易于扩增负载容量；可降低48V母线上的电流和电压降；容易做到热分布均匀、便于散热设计；瞬态响应好；可在线更换失效模块等。
现在分布电源系统有两种结构类型，一是两级结构，另一种是三级结构。
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PFC变换器
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一般高功率因数AC/DC开关电源，由两级拓扑组成，对于小功率AC/DC开关电源来说，采用两级拓扑结构总体效率低、成本高。
如果对输入端功率因数要求不特别高时，将PFC变换器和后级DC/DC变换器组合成一个拓扑，构成单级高功率因数AC/DC开关电源，只用一个主开关管，可使功率因数校正到0.8以上，并使输出直流电压可调，这种拓扑结构称为单管单级即S4PFC变换器。
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电压调节器模块VRM
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电压调节器模块是一类低电压、大电流输出DC-DC变换器模块，向微处理器提供电源。现在数据处理系统的速度和效率日益提高，为降低微处理器IC的电场强度和功耗，必须降低逻辑电压，新一代微处理器的逻辑电压已降低至1V，而电流则高达50A～100A，所以对VRM的要求是：输出电压很低、输出电流大、电流变化率高、快速响应等。
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全数字化控制
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电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。全数字控制是一个新的发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到应用。全数字控制的优点是：数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也更精确；可以实现快速，灵活的控制设计。
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电磁兼容性
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开关变换器中的电磁噪音源，主要来自主开关器件的开关作用所产生的电压、电流变化。变化速度越快，电磁噪音越大。
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设计和测试技术
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电源系统的CAD，包括主电路和控制电路设计、器件选择、参数最优化、磁设计、热设计、EMI设计和印制电路板设计、可靠性预估、计算机辅助综合和优化设计等。用基于仿真的专家系统进行电源系统的CAD，可使所设计的系统性能最优，减少设计制造费用，并能做可制造性分析，是21世纪仿真和CAD技术的发展方向之一。此外，电源系统的热测试、EMI测试、可*性测试等技术的开发、研究与应用也是应大力发展的。
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系统集成技术
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电源设备的制造特点是：非标准件多、劳动强度大、设计周期长、成本高、可靠性低等，而用户要求制造厂生产的电源产品更加实用、可靠性更高、更轻小、成本更低。这些情况使电源制造厂家承受巨大压力，迫切需要开展集成电源模块的研究开发，使电源产品的标准化、模块化、可制造性、规模生产、降低成本等目标得以实现。
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数据来源：ICTresearch 2009，01