本文来自微信公众号“电子智造业”，作者/厉丹。
前言：
近年来，随着电子设备的不断智能化和高性能化，高效、可靠的电源解决方案需求越来越大。在此背景下，能够满足不同应用场景需求的大功率数字电源解决方案以其高效节能、可靠性高、灵活性强等优势在市场上越来越受到关注。本文将重点介绍大功率数字电源解决方案在市场上的应用和前景。
大功率数字电源的市场应用及其优势
大功率数字电源解决方案的实现基于数字电源技术，而它是使用数字信号处理器(DSP)和模拟-数字转换器(ADC)来控制和监测电源输出，并通过DSP进行数字信号处理，最终输出所需的电源波形。
相比传统电源技术，大功率数字电源解决方案的优越性在于能够实现更高的效率、更精确的电源控制和监测以及更高的功率密度，同时数字电源还能够提供更简便的控制系统、更灵活的应用，并且易于实现模块化管理。这也使得大功率数字电源解决方案在工业控制、高端商业照明、通信设备、航空航天、服务器、新能源等领域得到了广泛应用，为用户带来更高效、更可靠的使用体验，未来有着广阔的市场前景。
目前，大功率数字电源市场中拥有丰富经验和优秀制造能力的整机代表厂商有富士康、仁宝、和硕、立讯精密、欣旺达等，可为众多品牌客户提供高质量的电源组装服务。
芯格诺资深技术市场经理侯彬表示，从当前市场趋势来看，大功率数字电源基本可以占到总市场的60%以上。随着智能化的普及，其应用场景越来越多、市场需求出现增长，同时数字电源以其独有的控制灵活性，可以满足日益丰富的智能化要求。
从控制方面来说，数字电源具有更高的精度、更快的响应速度、更强的稳定性、便于集成和控制、功能更加多样化等优势。
数字电源具备一定的计算和数字控制能力，能够更细致地采样线电压、负载和温度等条件，实现更加精确的电源输出。它还能实现控制模式的无缝切换，在瞬变或转换负载时更加平缓和稳定，不会因为电源输入输出的突变引起电压过冲或欠冲，而导致设备出现异常。
而且数字电源采用的是高精度固化的数字逻辑电路，配合针对性的精准数字滤波，能够轻松实现数值控制后的锁定输出，可有效减小噪音，提高电源的抗干扰能力。
此外，数字电源还可以轻松地通过数字接口与其他装置集成和通讯，控制简便，同时也可以通过预设程序的方式进行精准的测试管理，提高产品的可靠性。由于它比较容易实现多功能集成，因此可实现较多附加功能的拓展，达到提高产品竞争力的目的。
半导体厂商的市场增长空间在哪里?
当前，大功率数字电源的市场越来越重视产品在高效率、高精度和稳定集成等方面的性能。随着人工智能、物联网等新兴技术的发展以及数字电源技术的不断创新和发展相关政策，全球大功率数字电源的市场需求量还将逐年增长。据统计，预计到2025年全球大功率数字电源市场规模将达到200亿美元以上。
以主流1000W的服务器数字电源为例，剖析其内部半导体价值大概为500-600元，占比超过40%，未来假设市场上仍旧以此1000W电源作为主流产品，同时在技术和功能的不断丰富下，内部半导体价值量缓速提升。预计到2025年，全球服务器数字电源半导体市场空间约为104亿元，市场空间十分广阔。
进一步了解到，数字电源可使用到MCU、高压电容、MOS管、IGBT、电源管理IC等半导体器件，其产品性能及市场增长情况也会随着需求发生变化。
作为数字电源控制领域的佼佼者，德州仪器拥有25年的丰富经验，其数字电源产品能够为客户提供众多参考设计和固件库，帮助客户更快、更便捷地进行项目开发。德州仪器系统经理Sheng-Yang Yu认为，想要实现数字电源产品的高效率、高精度和稳定集成性能，半导体厂商在元件、拓扑和系统这三个领域的创新不可或缺。半导体厂商不应该仅关注元件的创新，而是需要同时重视以上三个领域的创新，从而实现产品性能目标。
▲图：德州仪器PMP23069参考设计，是一款基于GaN的3kW单相持续导通模式(CCM)图腾柱功率因数校正(PFC)转换器，旨在实现更高的功率密度。
伊戈尔电气股份有限公司研发高级总工廖德智表示，未来氮化镓、碳化硅等第三代半导体材料和技术也会在大功率数字电源方案得到相应的应用。
半导体器件应用网也认为，半导体厂商可以通过优化芯片设计、采用先进工艺和加强软硬件支持等方面来提升产品性能，以提供高效率、高精度和稳定集成的产品来实现大功率数字电源市场的增长。
在现有的创新应用中，主要面向电信、服务器和电动汽车应用的德州仪器，其大功率数字电源产品已经具备非常广泛的实时控制平台，拥有业界领先的实时信号链感知-计算-控制功能，可满足当前及未来的宽带隙应用需求。
目前芯格诺的大功率数字电源主要应用在高端商业照明、工业电源、显示制造等领域。特别是照明领域，芯格诺着眼于智能化趋势，通过芯片增加数字接口的方式真正实现智能家居、智慧照明领域的数字调光和控制，同时在调光精度、调光深度、调光一致性、调光平滑性、人眼感知方面做了大幅度的提升。
▲图：芯格诺大功率调光产品应用
据侯彬介绍，芯格诺数字电源在照明领域广泛应用后，将使照明产品调光平台的细腻度、颜色多样性等方面得到数量级的提升。
大功率数字电源应用的技术难点及市场趋势
在实际应用中，大功率数字电源方案存在的最主要的技术难点是高效率、高可靠性和高精度等方面。例如，数字电源技术需要在保证输出精度和稳定性的同时，实现更高的能量转换效率，以满足市场对于高效率的需求。此外，数字电源技术需要实现多重保护功能，如过压保护、过流保护、过温保护等，以保障设备的安全性和可靠性，并且还需要实现更精确的控制和更全面的监测，以提高电源输出的稳定性和精度。
除此之外，数字电源技术还需要在体积、重量、成本等方面进行优化，以满足不同应用场景的需求。同时，它还需要与其他技术进行协同和集成，例如无线充电技术、人工智能技术等，以实现更加智能化和便捷化的应用体验。
从另一方面来看，由于数字电源项目开发需要硬件和固件工程师一同参与，因此相较于模拟电源项目，数字电源项目对工程技术与资源要求更为复杂。
侯彬补充道，数字化电源的技术难点主要在于芯片设计上数模混合的综合研发能力。传统的电源芯片还是以纯模拟的芯片为主，切换到数字电源还需要芯片企业本身在技术研发平台取得突破。这就要求芯片设计企业需要有必不可少的全流程数模混合芯片设计能力、核心算法开发、规范测试和量产管控能力等。另外，数字电源的普及提高了电源设计的门槛，需要电源设计人员提高芯片应用方案的软硬件设计配合能力。
放眼未来，随着数字化转型趋势的深入推进，越来越多的企业和机构都会需要使用到高效、可靠、精确的数字电源产品来支撑其业务发展。同时，人工智能、物联网、5G等新兴应用领域对于高功率、高效率、高稳定性的数字电源产品也提出了更高的要求。
从大功率数字电源市场的发展趋势来看，未来几年该市场毫无疑问会继续保持快速增长的态势，其数字电源技术将会继续向高效率、高可靠性、高精度等方向发展，并与其他技术进行协同和集成，以满足不同应用场景的需求。
然而，大功率数字电源解决方案的市场需求同样受到宏观经济环境、行业政策等因素的影响。这对数字电源企业来说，不仅需要关注市场变化，积极调整并拓展产品线，而且还要提高研发能力和生产能力，以适应市场需求的不断变化和调整。
为了实现以上目的，侯彬表示，大功率数字电源的普及度会越来越高，芯格诺会在新技术上做更大的研发投入，比如与氮化镓、碳化硅等新的功率器件厂家采取合作开发、重点研发等模式进行深度合作，特别会在新的节能拓扑结构上做大量的人力投入，期望实现专利性的突破，为将来大功率数字电源的高性能、高效率以及扁平化、小型化方面做出更大的贡献。
结语：
总的来说，大功率数字电源市场正在逐步朝着高性能、高可靠性等方向发展，是未来电源市场的重要部分。现代电子设备对电源的要求越来越高，需要更高的功率和更精确的电源控制。倘若新材料应用和技术难点攻克，大功率数字电源的功率和控制能力不断提高，其市场年增长率有望超过10%。企业要想抓住机遇，除了不断提高自身的技术实力和产品质量，以满足市场需求，更要注重品牌建设和市场营销，不断创新和发展。只有这样才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
