? 先进的电源产品，一个是技术指标的先进;再一个就是体积要小，重量要轻;总的要求还要价钱便宜。要达到这些要求，一方面要由电路拓扑的设计来达到，另一方面，就是要由产品的结构和工艺来实现。还有电磁兼容问题，产品的工作温升问题，工作稳定性、可靠性、产品寿命问题，以及是否适合规模批量生产问题、生产成本问题。
? 这些问题的解决常常是综合性的，既与产品的电路拓扑设计有关，如电路的设计能否使电路的工作达到高效率，减少热损耗;又与产品结构是否有利于散热，两个方面都关系密切。
? 我国对电源技术的研究，包括对电路拓扑的研究或创新，建模、仿真计算，优化设计，实验等，水平还是比较高的，特别是一些高等学府每年发表的博士论文，反映出我们的研究处在前沿水平，在某些方面还常有突破。
? 但我国的电源产品结构和工艺与先进国家相比距离就显得比较大了!传统的观念认为结构和工艺不是搞电路设计人员的事。现在这种观念已经不对了，要缩短这个差距，既要有做结构设计和工艺技术人员的努力，还必须有电路设计的人员参与，两方面人员的紧密结合才能达到好的效果。

一、ASIC的研发和生产
? 电源产品主要由半导体器件和电路组合而成，其发展方向是集成化、模块化。一些通用的功能电路，现在多已做成集成电路（IC）芯片，近几年发展很迅速，如功率因数校正(PFC)电路用的控制芯片(UC3854);软开关控制的ZVS、ZCS芯片(UC3864，3865);移相全桥用ZVS-PWM控制芯片(UC-3875);ZVT、ZCT PWM控制芯片(UC-3855);并联均流控制芯片(UC-3907);电流反馈控制芯片(UC3848)等。
? 电源整机如何集成化?一些拥有知识产权的产品为了实现保护专利，常将关键电路(或电路的关键部份)制成专用集成电路（ASIC），事实证明，这种ASIC对于提高整机产品质量、可靠性，降低成本，增加附加值等方面，均具有十分重要的意义。因此世界著名的整机公司均设有ASIC分厂，以超前研制开发新产品所需的ASIC，以及生产整机产品用的ASIC。
目前我国的电源产品，在采用ASIC方面做了一些工作，有些对具有专利的关键电路做了简单的二次集成。两年前，我曾去深圳、中山、东莞、珠海参观考察，例如，珠海一家中等规模的通用电源设备厂，是由一群北京的年青人创建的，设计生产各种开关电源，电源电路中的某关键器件和电路是他们在自己的超净室中开发和集成而成生产的，这不但保证了电源整机的性能优良，又保护了他们研发的成果专利。我们知道简单的二次集成封装实际上是不容易达到技术保密的，但是关键器件的开发与关键电路的集成就完全不同了。这是一件非常有意义的事，我国即将进入WTO，设计和生产ASIC，对于保护我国具有知识产权的产品，是必不可少的。

二、高密度集成与系统集成
? 电源整机如何实现集成?美国Vicor公司给我们提供了成功的经验。Vicor生产的第一代电源模块，由于受到生产技术、功率和磁性元件以及封装技术的限制，功率密度始终未能超过每立方英寸80瓦。
? 近年来，Vicor推出的第二代电源模块内部结构也改为模块式，达到高度集成化和全面电脑化。功率密度已经达到了每立方英寸120瓦。其关键在于第二代模块采用了高密度集成的元件。模块的内含元件数只有第一代产品的1/3，由115个减为35个。控制电路只含两个高度集成的元件，被称作“大脑”(Brain)，由Vicor公司自己的无尘室自行开发生产，其总体积只有0.1立方英寸，取代了第一代产品中的约100个控制元件，体积缩小了60%。Vicor第二代产品中另一个突破是变压器的改良，采用屏蔽式结构和镀铜磁芯，把初级和次级线圈分置左右两边而温升很低。寄生电容和共模噪声也很低。变压器处理功率的密度达到了每立方英寸1000瓦。第二代产品功率器件的管芯直接焊接在基板上以取代第一代TO-200封装，可以提高散热效率，减小寄生电感、电容和热阻。
? 高密度集成的进一步发展就是做系统集成。这是李泽元教授提出的21世纪电力电子技术很多发展项目中的研发重点之一。李泽元教授领导的美国电力电子系统中心（CPES）已经提出了系统集成的设想，信息传输、控制、驱动、保护、智能电路和功率半导体器件全部集成在一起变成模块，组成的元件之间不用导线联接以增加可靠性，采用三维空间处理热量的方法来改善散热，有可能将功率从低功率(几百瓦—一千瓦)提升到高功率(几十个千瓦以上)。系统集成的结果，可以改善现在的半自动化、半人工组装的工艺，从而可能达到完全自动化生产。因而可以降低成本，形成批量，有利于普遍推广。李泽元教授正在应用这一设想，以CPES为中心结合美国几所大学的特长，在做马达驱动的系统集成工作。第一步是把逆变器做成一个模块;第二步是把逆变器和马达做在一起，形成一个系统集成。

三、提升我国工艺水平的途径
? 从国外工业发达国家的经验看，电源产品必然要走集成化、模块化的道路。要达到这一先进目标，必须从现有的实际水平，做一些扎扎实实的工作。
? 从总体上来说，我国电源产品大多数还是由分立元件组装而成。有些生产水平比较高、生产批量也比较大的厂，开始实现了机械手自动插元器件和波峰焊接印制电路板的先进生产方法。大量中小企业还不具备机械手插接元器件的生产条件。对于整机装配，人工还是占主要部分，整机的装配水平还不够高。如有的产品机内接线布线乱而不合理，信号传输线与电力传输线过分靠近甚至还将两者捆扎在一起。屏蔽线接地和各级接地点没有经过精心设计。这常导致整机工作的不稳定，可靠性差。
? 对于大面积的装配生产队伍，应提高基本原理工艺水平素质。拥有知识产权的自主开发设计的产品，必须要做ASIC的工作，以保护知识产权或专利。通过ASIC的设计开发生产，积累了经验，也拥有了一定的集成工艺的生产手段，然后就可以做整机的集成化工作，可以采取逐步实现的方法，如整个控制电路的集成，驱动电路的集成、保护电路的集成，等等。最后达到整机的集成化生产。
线路或整机的集成化生产设计，自然是搞结构工艺的技术人员的工作，应强调的也是搞线路拓扑设计人员的工作。因为高密度的集成，必须要考虑组成线路中导线本身或线与线间以及导线如何走向等分布参数的影响。尤其是开关工作频率今后的发展是越来越高。线路拓扑中的一个电感，在IC中可能就是一根导电的联线设计成一定的走向就可达到;线路拓扑中的电容，很可能通过设计IC中的两根导电联线的形状或距离就可以满足要求。对于高密度高频化的IC，今后也许内部联线没有了，那就要靠调整元件的导体形状和尺寸或距离来达到线路拓扑的要求。因此，线路拓扑设计人员必须要介入才能较好地完成这些工作。还有采用什么样的介质，有介电常数还有介质损耗问题，热阻又如何;采用什么样的导体材料，机械的、热的特性是否协调，工艺程序的先后，等等。总之，需要有既熟悉结构工艺又理解电路拓扑的人员共同来完成。对于工程技术人员要求来说，搞工艺结构的应具有基本的电路拓扑知识，而搞电路拓扑设计的也应具有基本的工艺结构知识。只有这样，两方面的工作在一个产品上才能体现出最佳结果。
? 为了迎接电源产品，或电力电子技术产品高密度集成和系统集成这一发展方向，培养专业人才的高等院校也应做相应的工作。现在全国很多院校的电力电子与电力传动学科，是以培养做线路拓扑设计人才为目的的;现在看来还应当设置介绍集成电路结构设计、工艺，如表面贴装、封装、灌装等有关知识的课程。在这方面，李泽元教授所在的弗基尼亚州立大学，设置有多门介绍半导体器件、IC的工艺和结构设计，介绍各种工艺流程和应用的材料的课程供学生选修，这是非常值得我们借鉴的。
? 要开展高密度集成工艺的研究，最后达到产品的系统集成要有资金的支持。我国的一些大的有影响的电源产品公司是有条件的，要拿出一定的资金开展这一工作，争取在不太长的时间内，拿出我国电气性能上先进，工艺结构上也处于世界先进水平的产品来。■