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电源功率市场电源技术 将满足未来需求

在功率电子行业中,嵌入AC/DC电源|稳压器市场通常是最稳定的市场之一。但是,现在有很多应用、技术、商务与管理趋势正在对这个大而稳定的市场产生共同影响,同时为它带来机会与威胁。其中最流行的趋势是电源瓦数正在增长,以及更加注重功率效率。

  根据Darnell集团最新发布的AC/DC电源报告,全球嵌入AC/DC电源市场将从2006年的118亿美元增长到2011年的148亿美元。年度增长率为5.8%。但是,500W以上嵌入AC/DC电源的增长速度是整体市场的两倍,虽然它的价格下降速度最快。这种转向更高瓦数的趋势由快速增长的应用所带动,包括刀片服务器、以太网供电(PoE)以及数据存储。

  IBM公司是刀片服务器市场的领先者,它正试图通过创建Blade.Org巩固这一领先地位。Blade.Org是由40多家技术领导者组成的一个联盟,包括IBM、英特尔、Nortel、Force10Networks等,该联盟将开发并推进下一代刀片技术。刀片服务器正在为AC/DC电源创造各种机会,预计它们将从2006年占服务器电源市场的14%增长到2011年的25%。

  刀片服务器的供电问题令人关注,因为它们要求大功率的电源。典型的刀片服务器设备在一个机箱内装有10台~14台刀片服务器。机箱通常有多达四台可热插拔及n+n冗余的2kW电源。所以,满装刀片服务器的机架功耗很容易超过20kW。

  要跟上刀片服务器领域电源功率的增长,就必须提高电源的功率密度。在2006实用功率电子研讨会上,来自Delta电子与AstecPower公司的发言者指出,所需的密度改进正在到来。两家公司均认为,每立方英寸20W是今天高端服务器电源的基准,但到2010年时,由于元器件、电源结构以及热管理方面的改进,功率密度可提高到每立方英寸40W。

  高端服务器并非是推高瓦数的唯一应用。不断发展的互联网协议语音以及更多Wi-Fi接入点的部署都促进了对PoE需求的增长。PoE(标准为IEEE802.3af)可提供高达每端口15.4W的供电,转化到供电设备是12.95W可用功率。现在48端口交换机是很常见的设备,当结合其它数据路由功能时,所需功率超过1kW。鉴于PoE已经推高了功率级别,一个IEEE工作组正在尝试提高PoE的功率密度水平。IEEE802.3at亦称PoE-Plus,其目标是开发一种能将PoE每端口供电提高到至少30W的标准。这样,相关Poe电源的功率级别将至少翻一番。

  更高功率水平的动向跨越了各种应用,同时伴随着分布式电源架构,尤其是中间总线架构(IBA),它们增加了对机架安装AC/DC前端的需求。与此需求相对应,近期市场上出现了很多新型前端电源。

  C&D技术公司的D1U-W-1200-12-HC可以1U的外形提供高达1200W功率,它是该公司1U前端系列电源中的一员,该系列可提供高达1600W功率。1200W版面向刀片服务器、工作站、存储系统以及其它采用12V分布式电源架构的应用。另外,该电源的典型效率为91%。

  Roal电子公司亦越来越有志于为数据通信市场提供大功率前端电源。

  Roal刚推出了数控RHPS224前端电源,它可在12V输出时提供1200W功率,而在48V输出时提供1500W。该设备带有主动电源因数校正,采用数字多相控制技术。另外,用I2C总线或CAN-Bus提供输出电压、电流监控,以及数字输出电压调整。AstecPower和Power-One最近也推出了数控的AC/DC前端电源。

  除了越来越多地使用大功率前端电源以外,这些电源还显示出推动AC/DC电源市场发展的一些其它趋势:1)更关注电源效率;2)转向数字电源。

  由于能源价格的猛升以及对温室气体排放的日益关注,预计AC/DC电源的典型效率将在今后几年内得到提高。从管理的立场上,EnergyStar、加州能源委员会以及全球的其它机构都已经对外置电源增加了效率要求。监管机构用外置AC/DC电源作突破口,因为它基本上是一种独立的产品。现在这些机构正在将注意力投向嵌入AC/DC电源。

  EnergyStar预计将在2007年1月推出一种针对计算机的新EnergyStar标准标签。该规格适用于服务器、台式PC、工作站、台式机服务器以及其它类似应用。预计EnergyStar将为各种台式机负载水平设定80%以上的效率,并为其它系统设定类似的规格。其它管理机构也会跟上。

  即使没有管理问题,效率也正在成为一个日益重要的因素。由于全球能源价格的上涨,很多数据中心的成本都面临高达两位数的增长,系统OEM商不得不提供更高能效的服务器、存储设备与数据通信系统。例如,北美数据中心的电费正在飞升。高端服务器的年度平均电费为8760美元,而普通数据中心的电费在2005年上升了20%以上。另外,电源效率的提高可能有助于减缓向液冷方式迁移的需求。

  在2004年和2005年,“数字电源”成为功率电子行业的一个流行的名词。虽然大多数数字电源主要集中在DC/DC转换器和稳压器市场上,但也能见到更多新型AC/DC前端数字产品。然而,多数OEM感兴趣的数字控制并不完全等同于他们接纳的数字控制。随着效率成为日益重要的因素,最有价值的做法是根据负载情况实现电源效率曲线最大化。这一目标将继续推动创新,而今天的数字AC/DC电源更关注于输出电压的数字设置、输出顺序,以及各种监控功能等类似的特性。就是说,主流嵌入AC/DC电源的数字化转换仍处于初始阶段。AC/DC电源市场上很多人希望向更高效率和数控电源的转移将有助于稳定这个市场的价格。但是,现在的业务趋势则表现出相反的迹象。

  在大批量、低利润AC/DC电源制造商与小批量应用制造商之间的鸿沟将继续扩大。Delta电子公司是嵌入AC/DC电源市场份额的领先者,亦在大批量、低利润市场获得成功,它印证了这一趋势。2005年间,Delta的总体收入增长了43%,包含嵌入AC/DC电源的部门以大约39%的增长率并驾齐驱。在一个总销售额只有6%增长的行业中,这些数字尤其值得关注。

  Delta公司最大的优势之一是低定价,定价谈判经常采用材料单(BOM)加价方法。有些OEM商在要求电源制造商明示自己的BOM成本,然后OEM提供一个仅略高于BOM的定价。这种方法使价格更低,更重要的是BOM-Plus定价法使电源制造商几乎没有增加利润的空间。

  为了在这个日益激烈的市场中竞争,最近业内五个最大企业之中的三家之间发生了一些收购案。市场近来进入了一个兼并时期,尤其是主要的厂家。LambdaPower在全球市场份额中排名第四,它最近被TDK公司收购,建立了TDK-Lambda。全球市场排名第五位的Artesyn正处于被Emerson电子收购的过程中,后者是全球第三大电源制造商AstecPower的母公司。这一兼并的结果很可能会超过Lite-ON技术公司,从而占据AC/DC电源市场上亚军地位。

  AC/DC电源市场上的联合趋势包括主要厂家的兼并、价格下滑,以及转向更高功能和更高效率的电源,它们将在今后数年内为这个未来稳定的市场带来生气。

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