在全球能源效率追求與空間利用挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻的今天，數(shù)字電源行業(yè)正面臨著前所未有的雙重考驗。隨著新能源市場的蓬勃發(fā)展，對高性能數(shù)字電源的需求急劇增加，行業(yè)內(nèi)部正加速尋求技術(shù)革新以應(yīng)對新挑戰(zhàn)。
01. 數(shù)字電源行業(yè)的雙重挑戰(zhàn)：效率與空間
能源效率的艱難爬坡。隨著新材料和新產(chǎn)品的不斷研發(fā)，數(shù)字電源被賦予了更高的使命——實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率和更低的能耗。這不僅是為了滿足日益增長的能源需求，更是為了提高能源利用效率，減少能源浪費，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
空間利用的局促難題。與此同時，應(yīng)用場景的日益復(fù)雜和空間的愈發(fā)受限，緊湊小型化已成為不可阻擋的設(shè)計趨勢，但如何在這有限的空間內(nèi)，巧妙地實現(xiàn)高性能數(shù)字電源的設(shè)計與生產(chǎn)，并且確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，成為了行業(yè)亟待攻克的技術(shù)堡壘。
以車載OBC電源為例，其效率普遍高達95%以上，傳統(tǒng)功率器件的優(yōu)化空間已相對有限;而充電樁電源功率則從30kW躍升至40kW乃至60kW，這必然要求磁性元器件的功率密度大幅提升，甚至可能達到68W/cm³。面對這一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，磁性元器件企業(yè)如何精準(zhǔn)匹配并滿足這些需求成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。
02. 磁性元器件企業(yè)的四大研發(fā)方向
威海東興電子有限公司銷售總監(jiān)胡振在2024中國電子熱點解決方案創(chuàng)新峰會(華東站)——大功率數(shù)字電源論壇上指出：磁性元器件企業(yè)應(yīng)從高頻化、高功率、微型化和集成化四個方向著手研發(fā)，以應(yīng)對數(shù)字電源市場的迫切需求。
東興集團產(chǎn)業(yè)園
高頻化：針對高頻應(yīng)用中的特殊挑戰(zhàn)，磁性元器件企業(yè)需通過優(yōu)化設(shè)計與精選材料，有效改良磁性元器件在高頻工作環(huán)境下的性能表現(xiàn)，確保其在高頻下穩(wěn)定工作。
高功率：隨著數(shù)字電源功率的提升，對磁性元器件的電壓承受能力、電流負載能力和功率密度提出了更為嚴(yán)苛的要求。這需要磁性元器件采用更高性能的磁芯材料，優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)布局，并強化散熱設(shè)計，以支撐高功率運行。
微型化：在追求緊湊設(shè)計的浪潮中，磁性元器件企業(yè)通過扁平化、模塊化等結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新，大幅減小了磁性元器件的體積和重量，同時提升了材料的利用率和加工精度，為設(shè)備的小型化、輕量化提供了堅實的技術(shù)支撐。
集成化：通過將多個磁性元器件巧妙地集成于一體，利用磁耦合效應(yīng)，不僅顯著減小了整體磁性元器件的體積和材料消耗，還進一步提升了產(chǎn)品性能，實現(xiàn)了成本的有效控制。
03.東興電子磁集成磁性元器件產(chǎn)品成數(shù)字電源的強勁助力
東興電子作為磁性元器件行業(yè)的佼佼者，其產(chǎn)品線廣泛，涵蓋了磁性元器件的全系列。特別是在新能源磁集成磁性元器件等領(lǐng)域，東興電子展現(xiàn)出了強大的研發(fā)與生產(chǎn)能力。據(jù)悉，東興電子的月產(chǎn)能已達到800萬只。
針對數(shù)字電源市場需求，近年來，東興電子加大投入磁集成磁性元器件的研發(fā)，并廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏儲能、工業(yè)電源等領(lǐng)域。
由于磁集成設(shè)計后，基本上不再使用標(biāo)準(zhǔn)品磁芯結(jié)構(gòu)，而是根據(jù)實際空間結(jié)構(gòu)設(shè)計磁芯結(jié)構(gòu)。為了縮短研發(fā)周期，東興電子引入了磁仿真技術(shù)，大大提高了研發(fā)效率。并引入新的生產(chǎn)設(shè)備，推動磁集成磁性元器件產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)。
如今，東興電子在磁集成技術(shù)方面已取得了一定的進展，為數(shù)字電源提供了更高效、更緊湊的產(chǎn)品解決方案：
(1)OBC磁集成：設(shè)計創(chuàng)新與散熱優(yōu)化
以新能源汽車車載OBC為例，最常見的是LLC主變+諧振電感的磁集成。東興電子通過集成磁路，將兩個器件調(diào)整為一個，總體體積減少20~30%，產(chǎn)品設(shè)計更為緊湊。
部分設(shè)計選用LLC的方案，東興電子選擇多磁柱設(shè)計方案或使用平面結(jié)構(gòu)，原副邊間通過磁片構(gòu)建一組磁路，實現(xiàn)諧振集成的同時降低產(chǎn)品高度。
OBC磁集成磁性元器件設(shè)計
針對OBC磁集成后的散熱問題，東興電子在對磁集成磁性元器件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，便提前預(yù)留好導(dǎo)熱膠灌封進入口和空氣排出的位置，便于導(dǎo)熱硅膠能夠填充到所有縫隙。
此外，東興電子還對骨架做了新的設(shè)計，減少膠帶固定線包的傳統(tǒng)方式，在一些特定產(chǎn)品上使用更高導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷骨架和陶瓷墊片的新材料進行散熱改善。
(2)倍流整流磁集成：效率與體積的雙重提升
除了OBC磁集成方案外，東興電子的倍流整流磁集成方案也備受關(guān)注。全橋倍流整流方案作為DC/DC電源常用的電路拓撲結(jié)構(gòu)，具備高效率，紋波小的特點，但是存在磁性元器件數(shù)量多(包含諧振電感、諧振變壓器、兩個輸出濾波電感)，體積大的問題。
東興電子借助磁集成技術(shù)，將四個磁性元器件整合成一個，同等功率條件下，產(chǎn)品體積和重量縮小，用銅量和磁心用量減少，總體成本大幅度降低，目前產(chǎn)品已經(jīng)推廣在DC/DC數(shù)字電源設(shè)計使用。
04. 結(jié)語
東興電子始終以客戶為中心，秉承技術(shù)支持與快速響應(yīng)的服務(wù)理念。如今，公司已完全掌握自主設(shè)計磁性元器件磁集成結(jié)構(gòu)的能力，能根據(jù)客戶提供的空間和性能指標(biāo)進行獨立設(shè)計。
未來，東興電子將繼續(xù)深耕磁性元器件領(lǐng)域，推動數(shù)字電源行業(yè)持續(xù)進步與發(fā)展，為科技進步和社會繁榮貢獻力量。隨著新能源汽車、光伏儲能等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，東興電子的磁集成解決方案將發(fā)揮更加重要的作用，為電源系統(tǒng)的優(yōu)化和升級提供有力支持。 |
