在“中国制造2025”与国家十三五建设制造强国的战略下，顺应工业4.0与工业物联网的潮流下，工业自动化与工业设备市场增长迅速，而为工业制造提供的枢纽动力——电源，产能也在不断提高。面对种种机遇与挑战，工业电源需要面对哪些新的技术挑战?行内人士是如何看待工业电源技术与市场发展的变化?

工业自动化将达万亿

工业自动化的推进带动了一系列自动化设备产业发展，为我国制造也的大规模生产转型奠定坚实的基础，造就了工控机、PLC、工业机器人等自动化设备市场的快速增长。

伴随着全球经济的迅速发展，工业产能在不断提升，随之牵动自动化市场的扩张。IHS表示，2017年工业自动化设备市场占据了全球自动化设备市场37.1%的份额，2018年工业自动化设备产量以3.8%的速度增长，2019年将以4%的速度实现增长，达到2182亿美元。工业自动化设备增长受益于工业生产、全球经济、机器生产和资本输出的不断增长。

在中国范围内，发展工业自动化设备成为了国家重点战略任务，未来工业化率空间将非常广阔。据预测，2022年，我国工业自动化总产值超过5700亿人民币。

而且国家对自动化设备制造业的重要性有了进一步认识，将《中国制造2025》作为战略任务和重点之一，并在十三五规划纲要中提出制造强国战略，发展智能制造关键技术设备。

所以，在劳动力成本持续上升、自动化设备水平不断提高、国家产业政策的支持等多方面因素的促进下，我国工业自动化市场需求增长空间不断扩大，同时技术提升空间也很高。

在工业自动化领域中，工业机器人与工控是最为突出的增长点。

目前，大部分大规模的生产应用离不开工业机器人，工业机器人的市场增长非常迅速。有关调查数据显示，2015年国内机器人市场需求总量就已经达3.5万台。预计国内机器人销量年复合增速达30%。


另一方面，据中国产业发展研究网分析，工控行业市场规模将在2020年达到1850亿元。从2016年第四季度我国工控市场便开始回暖，自2017年始，行业订单稳步增长态势，全年预计增长5%以上。

工业电源竞争激烈

为了使工业自动化生产场景加快落地的速度，工业电源作为设备内永远发挥动力作用的枢纽，工业电源的市场前景同样值得让人期待。工业电源作为自动化生产过程中的必备元器件，需具备高稳定及安全保护功能。

在我国，工业电源应用于诸多领域，供应商较多，但中国工业开关电源市场集中度较高，行业前10家企业所占市场份额高达83.2%。工业开关电源市场呈两极分化局面，高端产品和低端产品需求量均较大，而中端产品需求较低。

电力、轨道交通、石化、冶金等领域对高端工业开关电源的需求较大，而机械领域的大部分企业主要采购低端工业开关电源。中端产品目前的需求领域主要是一些中小型的电厂、电力设备、重型机械、少部分的石化设备等。


2019年工业电源市场的增长与多种因素相关，广州金升阳科技有限公司产品部工程师尹智群在接受《半导体器件应用》记者采访时分析认为：“从2018年下半年开始，受经中美贸易战、国内经济等各方面因素影响，整个电源市场增长缓慢。来到2019年，因为国内对创新与智造本身的重视，很多自主高新产业都发展起来，加上人才的不断涌现，工业电源前途较大，但也得慢慢来，不可能一下子就迅速增长。”

在我国工业自动化发展迅猛的催效下，再加上国内“超级工程”项目的拉动，工业电源行内人士对它在储能、机器人两方面的应用前景比较看好。

在机器人方面，尹智群表示：“机器人是一个后续增长点，2018年传统的充电桩等市场没有什么太多增长。”

在储能方面，荣湃半导体(上海)有限公司营销总监涂凯表示：“从行业的一些信息来看，2018年光伏行业表现平平。个人比较反对政府大量补贴企业，因为这会让一些有技术能力的企业埋没。2019年，储能将会是工业电源的新增长点，它的核心技术在于电源板。工业电源管理最明显的特点就是精细化管理。”

不过也有对工业电源前景持不同的声音，深圳讯茂科技有限公司销售部张恒表示：“不太看好工业电源市场，其实2019与2020这两年是一个分界线，在这两年时间内，市场会淘汰相当一部分的工业电源企业，从国家的大环境来看，政府会出台扶持政策，但是市场竞争异常激烈，对于工业电源企业造成的压力是巨大的。”

近年来，我国工业电源的发展速度较快，广州众志电源技术有限公司技术部李汉庭认为：“工业电源市场竞争大，不过如今国产技术慢慢跟上外资品牌脚步，甚至有超越之势，总体来说，国产品牌未来前景是值得期待的。”

尹智群表示：“日本、台湾在ADC方面占据市场比例较大，但我们大陆在工业领域的电源厂商也越来越多，我们替代国外品牌肯定是一个趋势。”

未来国产工业电源的崛起也将会加剧行业竞争，不过深圳讯茂科技有限公司销售部张恒建认为：“国产品牌的发展势头较快，但是总体的工业电源产品停留在借鉴外来产品层面上，自主创新能力较弱，民间企业的研发力度不足;未来国有企业需与民营企业致力提高创新产品能力。”

涂凯表示：“企业要真正发挥匠人精神，需要踏实走好每一步，在电源产品可靠性方面，是需要时间和精力去打磨的。”

近年来，有不少电源企业关门倒闭，但是张恒对记者说：“在工业4.0的推动下，市场格局并不会有太大改变，工业与信息部出台的工业电源企业生产规范政策，会更加规范好行业市场秩序，提高核心技术竞争力才不会被淘汰。”

高功率密度、高集成度、模块化

追求更小尺寸、更高功率密度成为当前电源产品的主要发展趋势。

日前，德州仪器副总裁Mark Gary在召开新品发布会时表示，在工业自动化领域，对电源功率和效率越来越高。因此，德州仪器的GaN技术备受关注，GaN产品可以在高频率的开关电源里工作，频率提高令到产品体积减小的同时还可以提高效率。

工业电源技不但需要非常高的功率密度，芯片损耗和如何提高转换效率也是亟需解决的问题。


据IHS Markit研究显示，ADI电源业务营收的40%+来自工业领域。ADI开发的电源，在确保输出电压随意调整的同时，依然将效率保持在97%以上。ADI电源相关负责人士表示，相比于传统的DC/DC电源，由于MOSFET开关与电感转换损耗的存在，效率无法提升，所以ADI转换了思路，研发了无电感的转换器，一下子将效率提升到99%以上。

工业设备的心脏是工业电源模块，在工业控制业中，一般采用24V总线的电源，其电源电压变化范围较大，对电源安全监控很有必要。工业4.0的发展，让工业电源走向模块化，工程师们摸索着更实用、更可靠、更简便的电源方案。

提高功率密度和高集成度是电源模块发展的趋势，这对负载能力、缩小尺寸方面也提出了更高要求。尺寸的缩小势必对功率器件产生散热问题，这将影响到器件的可靠性。这样一来，工业电源领域对元器件的可靠性要求更高。

涂凯对此解释：“模块化可以任意组合，扩大功率，提升效率，节约空间，模块化将会是一个趋势。”

张恒对此表示赞同：“模块化是未来的发展的方向，国内工业电源始终要与国际产品接轨，例如智能手机、新型技术，更新换代速度快，工业电源产品也不例外。”

另外，随着智能制造技术变革，新的CE认证规范对电源产品性能提出了更严格的要求，体现在精度和稳定性两方面。

昂鼎电源张良智表示，电源设计原理基本改为高效率的LLC半桥式电路，对生产工艺提出更高的要求，这给电源精度更高方面带来挑战。

高精度电源让生产工艺的复杂程度越来越高，在人机界面、控制、回路、软件的可靠性、系统的稳定性所花的功夫会越来越多。为了帮助客户降低设计难度，加快产品设计速度，缩减电源电路板的尺寸与降低电路设计的复杂难度，ADI早在十年前就推出电源模块产品µModule，将复杂的电源系统集成在一个模块了，只需像LDO那样直接拿来用。

总的来说，工业电源在工业自动化与工业设备的推动下得到更多的发挥空间，未来可期。重点关注工业电源自主创新技术，逐步争取走上替代外国品牌道路。

来源：贤集网
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