磁集成磁性元器件如何破解数字电源空间困局

在全球能源效率追求与空间利用挑战日益严峻的今天，数字电源行业正面临着前所未有的双重考验。随着新能源市场的蓬勃发展，对高性能数字电源的需求急剧增加，行业内部正加速寻求技术革新以应对新挑战。

01. 数字电源行业的双重挑战：效率与空间

能源效率的艰难爬坡。随着新材料和新产品的不断研发，数字电源被赋予了更高的使命——实现更高的转换效率和更低的能耗。这不仅是为了满足日益增长的能源需求，更是为了提高能源利用效率，减少能源浪费，实现可持续发展的必然要求。

空间利用的局促难题。与此同时，应用场景的日益复杂和空间的愈发受限，紧凑小型化已成为不可阻挡的设计趋势，但如何在这有限的空间内，巧妙地实现高性能数字电源的设计与生产，并且确保产品的稳定性和可靠性，成为了行业亟待攻克的技术堡垒。

以车载OBC电源为例，其效率普遍高达95%以上，传统功率器件的优化空间已相对有限;而充电桩电源功率则从30kW跃升至40kW乃至60kW，这必然要求磁性元器件的功率密度大幅提升，甚至可能达到68W/cm?。面对这一系列严峻挑战，磁性元器件企业如何精准匹配并满足这些需求成为了业内关注的焦点。

02. 磁性元器件企业的四大研发方向

威海东兴电子有限公司销售总监胡振在2024中国电子热点解决方案创新峰会(华东站)——大功率数字电源论坛上指出：磁性元器件企业应从高频化、高功率、微型化和集成化四个方向着手研发，以应对数字电源市场的迫切需求。

东兴集团产业园

高频化：针对高频应用中的特殊挑战，磁性元器件企业需通过优化设计与精选材料，有效改良磁性元器件在高频工作环境下的性能表现，确保其在高频下稳定工作。

高功率：随着数字电源功率的提升，对磁性元器件的电压承受能力、电流负载能力和功率密度提出了更为严苛的要求。这需要磁性元器件采用更高性能的磁芯材料，优化绕组结构布局，并强化散热设计，以支撑高功率运行。

微型化：在追求紧凑设计的浪潮中，磁性元器件企业通过扁平化、模块化等结构设计创新，大幅减小了磁性元器件的体积和重量，同时提升了材料的利用率和加工精度，为设备的小型化、轻量化提供了坚实的技术支撑。

集成化：通过将多个磁性元器件巧妙地集成于一体，利用磁耦合效应，不仅显著减小了整体磁性元器件的体积和材料消耗，还进一步提升了产品性能，实现了成本的有效控制。

03.东兴电子磁集成磁性元器件产品成数字电源的强劲助力

东兴电子作为磁性元器件行业的佼佼者，其产品线广泛，涵盖了磁性元器件的全系列。特别是在新能源磁集成磁性元器件等领域，东兴电子展现出了强大的研发与生产能力。据悉，东兴电子的月产能已达到800万只。

针对数字电源市场需求，近年来，东兴电子加大投入磁集成磁性元器件的研发，并广泛应用于新能源汽车、光伏储能、工业电源等领域。

由于磁集成设计后，基本上不再使用标准品磁芯结构，而是根据实际空间结构设计磁芯结构。为了缩短研发周期，东兴电子引入了磁仿真技术，大大提高了研发效率。并引入新的生产设备，推动磁集成磁性元器件产品的自动化生产。

如今，东兴电子在磁集成技术方面已取得了一定的进展，为数字电源提供了更高效、更紧凑的产品解决方案：

(1)OBC磁集成：设计创新与散热优化

以新能源汽车车载OBC为例，最常见的是LLC主变+谐振电感的磁集成。东兴电子通过集成磁路，将两个器件调整为一个，总体体积减少20~30%，产品设计更为紧凑。

部分设计选用LLC的方案，东兴电子选择多磁柱设计方案或使用平面结构，原副边间通过磁片构建一组磁路，实现谐振集成的同时降低产品高度。

OBC磁集成磁性元器件设计

针对OBC磁集成后的散热问题，东兴电子在对磁集成磁性元器件结构设计时，便提前预留好导热胶灌封进入口和空气排出的位置，便于导热硅胶能够填充到所有缝隙。

此外，东兴电子还对骨架做了新的设计，减少胶带固定线包的传统方式，在一些特定产品上使用更高导热系数的陶瓷骨架和陶瓷垫片的新材料进行散热改善。

(2)倍流整流磁集成：效率与体积的双重提升

除了OBC磁集成方案外，东兴电子的倍流整流磁集成方案也备受关注。全桥倍流整流方案作为DC/DC电源常用的电路拓扑结构，具备高效率，纹波小的特点，但是存在磁性元器件数量多(包含谐振电感、谐振变压器、两个输出滤波电感)，体积大的问题。

东兴电子借助磁集成技术，将四个磁性元器件整合成一个，同等功率条件下，产品体积和重量缩小，用铜量和磁心用量减少，总体成本大幅度降低，目前产品已经推广在DC/DC数字电源设计使用。

04. 结语

东兴电子始终以客户为中心，秉承技术支持与快速响应的服务理念。如今，公司已完全掌握自主设计磁性元器件磁集成结构的能力，能根据客户提供的空间和性能指标进行独立设计。

未来，东兴电子将继续深耕磁性元器件领域，推动数字电源行业持续进步与发展，为科技进步和社会繁荣贡献力量。随着新能源汽车、光伏储能等领域的不断发展，东兴电子的磁集成解决方案将发挥更加重要的作用，为电源系统的优化和升级提供有力支持。

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审核编辑 黄宇