在(zai)“中(zhong)國(guo)制造2025”與國(guo)家十三五(wu)建設制造強國(guo)的戰略下(xia)，順(shun)應工業(ye)4.0與工業(ye)物聯網的潮流(liu)下(xia)，工業(ye)自動化(hua)與工業(ye)設備市場增長迅速，而為(wei)工業(ye)制造提(ti)供的樞紐動力——電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)，產能也在(zai)不斷提(ti)高。面對種種機遇與挑戰，工業(ye)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)需要面對哪些新的技(ji)術挑戰?行內人(ren)士是如何看待工業(ye)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)技(ji)術與市場發展的變化(hua)?
工業自動化(hua)將(jiang)達(da)萬(wan)億
工業自(zi)(zi)動化的推(tui)進帶動了一系列自(zi)(zi)動化設備產(chan)業發展，為我國制造也的大規(gui)模生產(chan)轉型奠定(ding)堅實的基礎，造就了工控(kong)機、PLC、工業機器人等自(zi)(zi)動化設備市場(chang)的快速增長。
伴隨著全球經(jing)濟的(de)(de)迅速(su)發展，工(gong)業(ye)產(chan)(chan)能在不斷(duan)提升，隨之牽動(dong)自(zi)(zi)動(dong)化市場的(de)(de)擴張。IHS表示，2017年(nian)工(gong)業(ye)自(zi)(zi)動(dong)化設(she)(she)(she)備市場占據了全球自(zi)(zi)動(dong)化設(she)(she)(she)備市場37.1%的(de)(de)份額，2018年(nian)工(gong)業(ye)自(zi)(zi)動(dong)化設(she)(she)(she)備產(chan)(chan)量以(yi)3.8%的(de)(de)速(su)度增(zeng)長(chang)(chang)，2019年(nian)將以(yi)4%的(de)(de)速(su)度實現增(zeng)長(chang)(chang)，達到2182億美元(yuan)。工(gong)業(ye)自(zi)(zi)動(dong)化設(she)(she)(she)備增(zeng)長(chang)(chang)受益于工(gong)業(ye)生產(chan)(chan)、全球經(jing)濟、機(ji)器生產(chan)(chan)和(he)資本輸出的(de)(de)不斷(duan)增(zeng)長(chang)(chang)。
在中國(guo)(guo)范圍內，發展工業(ye)自(zi)動化(hua)設備成為了國(guo)(guo)家重點戰(zhan)略任務(wu)，未來(lai)工業(ye)化(hua)率空(kong)間(jian)將非常廣闊。據預測(ce)，2022年，我(wo)國(guo)(guo)工業(ye)自(zi)動化(hua)總產值(zhi)超過5700億人民幣(bi)。
而且國(guo)(guo)家(jia)對自(zi)動化設備制造業的重要性有了進一步認識(shi)，將(jiang)《中國(guo)(guo)制造2025》作為戰略任(ren)務和重點之一，并在十三五規劃(hua)綱要中提出制造強(qiang)國(guo)(guo)戰略，發展智能制造關鍵技(ji)術設備。
所以(yi)，在勞動(dong)力(li)成本(ben)持續上升(sheng)、自動(dong)化設備(bei)水平不(bu)斷提高、國(guo)家產業政策的(de)支持等(deng)多方面(mian)因素(su)的(de)促進下，我國(guo)工業自動(dong)化市場需求(qiu)增長空間不(bu)斷擴(kuo)大，同時技(ji)術提升(sheng)空間也很高。
在工業自動化領域中，工業機器人與工控是最為(wei)突(tu)出的增長點。
目前，大部分大規模的生產(chan)應用離不開(kai)工業機(ji)器(qi)人，工業機(ji)器(qi)人的市場增(zeng)長非常迅速(su)。有關調查數據(ju)顯示，2015年(nian)國內機(ji)器(qi)人市場需求總量(liang)就已經達3.5萬臺。預計(ji)國內機(ji)器(qi)人銷量(liang)年(nian)復合(he)增(zeng)速(su)達30%。
另一方面(mian)，據中國產業發展研究(jiu)網分析(xi)，工控行業市場(chang)規模將(jiang)在2020年(nian)達到1850億(yi)元(yuan)。從2016年(nian)第四季度我國工控市場(chang)便開始(shi)回(hui)暖，自2017年(nian)始(shi)，行業訂單穩(wen)步增長(chang)態勢，全年(nian)預計增長(chang)5%以上。
工業(ye)電源(yuan)競爭激烈
為了使工(gong)業(ye)自(zi)動化(hua)生產(chan)場(chang)景加(jia)快(kuai)落地的(de)速度(du)，工(gong)業(ye)電(dian)(dian)源(yuan)作為設備內(nei)永遠(yuan)發揮動力作用(yong)的(de)樞紐(niu)，工(gong)業(ye)電(dian)(dian)源(yuan)的(de)市場(chang)前景同(tong)樣值得(de)讓人期待。工(gong)業(ye)電(dian)(dian)源(yuan)作為自(zi)動化(hua)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)的(de)必備元器(qi)件，需具(ju)備高(gao)穩定及安全保護功能(neng)。
在我國，工業(ye)電源(yuan)應用(yong)于諸多領域，供應商較(jiao)多，但中(zhong)國工業(ye)開(kai)關(guan)電源(yuan)市(shi)場集(ji)中(zhong)度(du)較(jiao)高，行業(ye)前10家企(qi)業(ye)所占市(shi)場份(fen)額(e)高達83.2%。工業(ye)開(kai)關(guan)電源(yuan)市(shi)場呈兩極分(fen)化(hua)局面(mian)，高端產(chan)品(pin)和低端產(chan)品(pin)需求(qiu)量均(jun)較(jiao)大，而(er)中(zhong)端產(chan)品(pin)需求(qiu)較(jiao)低。
電(dian)力(li)、軌道交通、石化(hua)、冶金等領域(yu)對高端工業開(kai)關電(dian)源的(de)需求較(jiao)大，而機械(xie)領域(yu)的(de)大部分企業主要采購低端工業開(kai)關電(dian)源。中端產(chan)品目前的(de)需求領域(yu)主要是一(yi)些中小型的(de)電(dian)廠、電(dian)力(li)設(she)備、重型機械(xie)、少部分的(de)石化(hua)設(she)備等。
2019年(nian)工(gong)(gong)業(ye)電源(yuan)(yuan)市場的增(zeng)長(chang)(chang)與多種因素(su)相關，廣州金升陽科技有限公司產(chan)品部工(gong)(gong)程師尹(yin)智群(qun)在接受《半(ban)導體器件應用》記者(zhe)采訪時(shi)分析認為：“從(cong)2018年(nian)下半(ban)年(nian)開(kai)始，受經中美(mei)貿易戰(zhan)、國(guo)內經濟等各(ge)方(fang)面因素(su)影響，整(zheng)個(ge)電源(yuan)(yuan)市場增(zeng)長(chang)(chang)緩慢。來(lai)到2019年(nian)，因為國(guo)內對創新與智造本(ben)身的重視，很(hen)多自(zi)主高新產(chan)業(ye)都發(fa)展起來(lai)，加上人才(cai)的不斷涌(yong)現，工(gong)(gong)業(ye)電源(yuan)(yuan)前途較(jiao)大，但也(ye)得慢慢來(lai)，不可能一(yi)下子就迅速增(zeng)長(chang)(chang)。”
在(zai)我國(guo)工業自動化發展迅猛的催效(xiao)下，再加上國(guo)內(nei)“超級(ji)工程”項目的拉(la)動，工業電源行內(nei)人士對它在(zai)儲能、機器人兩方面的應(ying)用前景(jing)比較看好。
在機(ji)器人方面(mian)，尹智群表示(shi)：“機(ji)器人是一個后續增(zeng)長點，2018年(nian)傳(chuan)統的(de)充電樁等(deng)市場(chang)沒有(you)什么太多(duo)增(zeng)長。”
在(zai)儲能方面，榮湃(pai)半導體(上海)有(you)(you)限公司營銷總監(jian)涂凱表示：“從行(xing)業(ye)的一(yi)些(xie)信息(xi)來看，2018年光伏行(xing)業(ye)表現平(ping)平(ping)。個(ge)人(ren)比較反對政府大量補貼企(qi)業(ye)，因為這會(hui)讓一(yi)些(xie)有(you)(you)技術能力的企(qi)業(ye)埋沒。2019年，儲能將會(hui)是(shi)工業(ye)電源(yuan)的新增長點(dian)，它(ta)的核(he)心(xin)技術在(zai)于電源(yuan)板。工業(ye)電源(yuan)管理最明(ming)顯的特點(dian)就是(shi)精細化管理。”
不(bu)過也有對工業(ye)電源前(qian)景持不(bu)同的(de)聲(sheng)音，深圳訊茂(mao)科技(ji)有限公司(si)銷售部張恒表示(shi)：“不(bu)太(tai)看好工業(ye)電源市(shi)(shi)場(chang)，其實2019與2020這兩(liang)年(nian)是(shi)一個分界線(xian)，在這兩(liang)年(nian)時間內，市(shi)(shi)場(chang)會淘汰相當一部分的(de)工業(ye)電源企(qi)業(ye)，從國家(jia)的(de)大環(huan)境來看，政(zheng)府會出臺扶持政(zheng)策，但(dan)是(shi)市(shi)(shi)場(chang)競爭異常激烈，對于工業(ye)電源企(qi)業(ye)造成的(de)壓力是(shi)巨大的(de)。”
近年來，我國(guo)工業(ye)電(dian)源的發(fa)展速度較快，廣州(zhou)眾志電(dian)源技術有(you)限公司技術部李(li)漢庭認為(wei)：“工業(ye)電(dian)源市場(chang)競(jing)爭大，不(bu)過如(ru)今國(guo)產技術慢(man)慢(man)跟上外資品(pin)牌(pai)腳步，甚至有(you)超越之勢，總(zong)體(ti)來說，國(guo)產品(pin)牌(pai)未來前景是值得期待的。”
尹(yin)智群(qun)表示：“日本、臺灣在ADC方面占(zhan)據市(shi)場比(bi)例較大，但我們大陸在工業領域的電源(yuan)廠(chang)商也越(yue)來越(yue)多(duo)，我們替代國外品牌(pai)肯定是一個趨勢(shi)。”
未來(lai)國(guo)(guo)產工(gong)業(ye)(ye)電源的(de)崛起也將(jiang)會(hui)加劇行業(ye)(ye)競爭，不(bu)過深圳訊茂科技有(you)限公司銷售部張恒建認為(wei)：“國(guo)(guo)產品(pin)(pin)牌的(de)發(fa)展(zhan)勢頭較(jiao)快，但是(shi)總(zong)體(ti)的(de)工(gong)業(ye)(ye)電源產品(pin)(pin)停留(liu)在借鑒(jian)外來(lai)產品(pin)(pin)層面上，自主創新能力(li)(li)較(jiao)弱，民間企(qi)業(ye)(ye)的(de)研(yan)發(fa)力(li)(li)度不(bu)足;未來(lai)國(guo)(guo)有(you)企(qi)業(ye)(ye)需與(yu)民營企(qi)業(ye)(ye)致(zhi)力(li)(li)提高(gao)創新產品(pin)(pin)能力(li)(li)。”
涂凱(kai)表(biao)示：“企(qi)業(ye)要(yao)真(zhen)正發(fa)揮匠(jiang)人精(jing)(jing)神，需(xu)(xu)要(yao)踏實走好每一(yi)步，在電(dian)源產品可靠性方面，是需(xu)(xu)要(yao)時間和精(jing)(jing)力去打磨的。”
近年來，有(you)不少(shao)電(dian)源(yuan)企業關門倒閉，但(dan)是張恒對(dui)記者說：“在工(gong)業4.0的(de)推動下，市場格局并不會(hui)有(you)太(tai)大(da)改變，工(gong)業與信息部出臺的(de)工(gong)業電(dian)源(yuan)企業生產(chan)規(gui)范政策，會(hui)更加規(gui)范好行業市場秩序，提高核(he)心技(ji)術競爭(zheng)力才不會(hui)被淘汰。”
高功率密度、高集(ji)成度、模(mo)塊(kuai)化
追求更小(xiao)尺寸、更高功率密度成(cheng)為(wei)當前(qian)電源產品(pin)的(de)主要發展趨勢(shi)。
日前，德(de)州儀器副總裁Mark Gary在(zai)召開(kai)(kai)新(xin)品發布會時表示(shi)，在(zai)工業(ye)自動化(hua)領域，對電源功率(lv)(lv)和(he)效(xiao)率(lv)(lv)越來越高。因(yin)此，德(de)州儀器的(de)(de)GaN技(ji)術(shu)備受關注，GaN產品可以在(zai)高頻率(lv)(lv)的(de)(de)開(kai)(kai)關電源里工作，頻率(lv)(lv)提(ti)(ti)高令到產品體積減小的(de)(de)同時還可以提(ti)(ti)高效(xiao)率(lv)(lv)。
工業電(dian)源技(ji)不但需要非(fei)常高的(de)功率密(mi)度，芯片損耗和如何提高轉換(huan)效率也是亟需解決的(de)問題。
據IHS Markit研(yan)究顯(xian)示，ADI電源(yuan)(yuan)業務營收的(de)(de)40%+來(lai)自工業領(ling)域。ADI開發(fa)的(de)(de)電源(yuan)(yuan)，在確保輸(shu)出(chu)電壓(ya)隨意調(diao)整的(de)(de)同時(shi)，依然將效(xiao)率(lv)保持(chi)在97%以上。ADI電源(yuan)(yuan)相關負責人士(shi)表示，相比于傳統(tong)的(de)(de)DC/DC電源(yuan)(yuan)，由于MOSFET開關與電感轉換損耗的(de)(de)存(cun)在，效(xiao)率(lv)無(wu)法提升，所以ADI轉換了(le)思路，研(yan)發(fa)了(le)無(wu)電感的(de)(de)轉換器，一下子將效(xiao)率(lv)提升到99%以上。
工(gong)業設備的(de)心臟是工(gong)業電源模塊(kuai)，在(zai)工(gong)業控制業中，一般(ban)采用24V總線的(de)電源，其電源電壓(ya)變化范圍(wei)較大(da)，對(dui)電源安全(quan)監控很有必要。工(gong)業4.0的(de)發展(zhan)，讓工(gong)業電源走向(xiang)模塊(kuai)化，工(gong)程師(shi)們(men)摸索著(zhu)更實(shi)用、更可靠、更簡便(bian)的(de)電源方案。
提(ti)高(gao)(gao)功(gong)率密度(du)和高(gao)(gao)集成度(du)是電(dian)源模塊發展的趨(qu)勢，這對負載能力、縮小尺(chi)寸(cun)方面也提(ti)出了更高(gao)(gao)要求。尺(chi)寸(cun)的縮小勢必對功(gong)率器(qi)件(jian)(jian)產(chan)生(sheng)散熱問(wen)題，這將影響到器(qi)件(jian)(jian)的可靠(kao)(kao)性。這樣(yang)一來，工業電(dian)源領域對元器(qi)件(jian)(jian)的可靠(kao)(kao)性要求更高(gao)(gao)。
涂(tu)凱對此解釋：“模塊(kuai)化可以任意組合，擴大功率，提升效率，節約空間(jian)，模塊(kuai)化將會(hui)是一個趨勢(shi)。”
張恒(heng)對此表示贊同：“模塊化是(shi)未來的發(fa)展的方向，國(guo)內工(gong)業電源始終(zhong)要與國(guo)際(ji)產品接軌，例如智能手機(ji)、新型技術，更新換代速度(du)快，工(gong)業電源產品也(ye)不(bu)例外。”
另外，隨著智能(neng)制造技術變革，新的CE認證規(gui)范對電源產品性(xing)能(neng)提出(chu)了更嚴格(ge)的要求，體現在(zai)精度和穩定性(xing)兩方面。
昂鼎電源張良(liang)智表示(shi)，電源設(she)計(ji)原(yuan)理基本改(gai)為高(gao)(gao)效率的LLC半橋式電路，對生產工藝提出(chu)更高(gao)(gao)的要求，這給電源精(jing)度更高(gao)(gao)方面帶(dai)來(lai)挑戰。
高精度電(dian)源讓生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)復(fu)雜(za)程(cheng)度越(yue)來(lai)越(yue)高，在(zai)(zai)人機界面、控(kong)制(zhi)、回路(lu)、軟件的(de)(de)可(ke)靠性、系(xi)統(tong)的(de)(de)穩定性所花(hua)的(de)(de)功夫會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。為了(le)幫助客戶降(jiang)低(di)設計(ji)(ji)難度，加快產(chan)品(pin)設計(ji)(ji)速度，縮(suo)減電(dian)源電(dian)路(lu)板的(de)(de)尺寸與降(jiang)低(di)電(dian)路(lu)設計(ji)(ji)的(de)(de)復(fu)雜(za)難度，ADI早在(zai)(zai)十年(nian)前就推出電(dian)源模塊(kuai)產(chan)品(pin)μModule，將復(fu)雜(za)的(de)(de)電(dian)源系(xi)統(tong)集成在(zai)(zai)一個模塊(kuai)了(le)，只(zhi)需像LDO那樣直接拿來(lai)用(yong)。
總(zong)的(de)來說，工(gong)業(ye)(ye)電(dian)源(yuan)在工(gong)業(ye)(ye)自動化(hua)與工(gong)業(ye)(ye)設備的(de)推動下得到更多的(de)發揮(hui)空(kong)間，未來可期。重點關注工(gong)業(ye)(ye)電(dian)源(yuan)自主(zhu)創新(xin)技(ji)術，逐步爭取走(zou)上(shang)替代外國品牌道路。
來源：賢(xian)集網
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