磁性元件如何驅(qū)動(dòng)數(shù)字電源技術(shù)革新？

數(shù)字電源市場(chǎng)潛力無限，技術(shù)挑戰(zhàn)與未來趨勢(shì)如何？頭部企業(yè)領(lǐng)航市場(chǎng)，后發(fā)企業(yè)如何突破？一文帶您全面了解數(shù)字電源行業(yè)現(xiàn)狀與未來！

在2024年（第五屆）中國(guó)電子熱點(diǎn)解決方案創(chuàng)新峰會(huì)上，一場(chǎng)關(guān)于大功率數(shù)字電源應(yīng)用與技術(shù)難點(diǎn)的深度探討吸引了眾多業(yè)內(nèi)人士的目光。太原理工大學(xué)楊玉崗教授、中興通訊技術(shù)總工熊勇、東興電子銷售總監(jiān)胡振等數(shù)字電源產(chǎn)業(yè)鏈上的高校教授與行業(yè)專家齊聚一堂，共同探索數(shù)字電源的未來走向與技術(shù)瓶頸。

電子峰會(huì)大功率數(shù)字電源論壇現(xiàn)場(chǎng)圖

數(shù)字電源之所以成為此次峰會(huì)的焦點(diǎn)，不僅因?yàn)樗砹?a target="_blank">電源管理技術(shù)的前沿方向，更因?yàn)樗诋?dāng)前科技日新月異的環(huán)境中扮演著至關(guān)重要的角色。

數(shù)字電源，磁性元件的熱門舞臺(tái)

作為利用數(shù)字信號(hào)對(duì)電源進(jìn)行精準(zhǔn)控制的開關(guān)電源，數(shù)字電源通過數(shù)字信號(hào)處理器或微控制器，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源參數(shù)的精細(xì)調(diào)控，這一領(lǐng)域如今已成為磁性元件大放異彩的舞臺(tái)。

近年來，隨著5G通信、數(shù)據(jù)中心、汽車電子等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對(duì)電源管理的高效、穩(wěn)定和智能化要求日益提高。在這一背景下，數(shù)字電源憑借其靈活的調(diào)控能力、高精度的輸出以及智能化的管理，成功應(yīng)對(duì)了這些領(lǐng)域的復(fù)雜挑戰(zhàn)，并逐漸在市場(chǎng)上占據(jù)了一席之地。

特別是在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的推動(dòng)，以及國(guó)家政策的強(qiáng)力支持下，數(shù)字電源的需求如雨后春筍般迅速增長(zhǎng)。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，數(shù)字電源市場(chǎng)將持續(xù)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，數(shù)字電源市場(chǎng)規(guī)模和影響力將不斷擴(kuò)大。這一趨勢(shì)不僅展現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步的成果，更預(yù)示著電源管理領(lǐng)域即將迎來一場(chǎng)深刻變革。

在這一變革中，磁性元件作為數(shù)字電源的核心組件之一，其重要性日益凸顯。隨著數(shù)字電源技術(shù)的不斷發(fā)展，磁性元件在提高效率、降低成本、增強(qiáng)穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用。因此，磁性元件有望成為推動(dòng)數(shù)字電源技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要力量。

中興通訊R2550 G6服務(wù)器 圖源中興通訊官網(wǎng)

四大趨勢(shì)，引領(lǐng)電源管理新未來

在電子峰會(huì)上，專家們共同探討了數(shù)字電源的四大核心發(fā)展趨勢(shì)，這些趨勢(shì)正逐步塑造著電源管理的未來格局：

1：集成化成為數(shù)字電源發(fā)展的顯著特征。

隨著電子技術(shù)的日新月異，數(shù)字電源系統(tǒng)的集成度正以前所未有的速度提升。相較于傳統(tǒng)電源系統(tǒng)中多個(gè)獨(dú)立模塊的拼湊，現(xiàn)代數(shù)字電源系統(tǒng)更傾向于將這些模塊高度集成至單一芯片或緊湊模塊內(nèi)。

這一轉(zhuǎn)變不僅響應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)于小型化、緊湊化設(shè)計(jì)的迫切需求，更是在空間受限的應(yīng)用場(chǎng)景中顯著增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2：智能化是數(shù)字電源發(fā)展的另一大趨勢(shì)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)將廣泛應(yīng)用于電源的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)中，通過數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程監(jiān)控來提高生產(chǎn)效率并降低維護(hù)成本。

先進(jìn)的控制算法和傳感技術(shù)將使電源實(shí)現(xiàn)智能化的控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，從而提高穩(wěn)定性和可靠性。

3：高效能是數(shù)字電源系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。

隨著能源危機(jī)的加劇和環(huán)保意識(shí)的提高，數(shù)字電源系統(tǒng)的高效能需求日益迫切。通過采用先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)和材料，數(shù)字電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更高的能效和更低的損耗。

東興電子銷售總監(jiān)胡振在電子峰會(huì)上強(qiáng)調(diào)，東興電子正致力于推動(dòng)轉(zhuǎn)化效率的進(jìn)一步提升與能耗的持續(xù)降低，以期在提升能源利用效率的同時(shí)，減少不必要的能源浪費(fèi)。

4：高功率密度是當(dāng)前數(shù)字電源解決方案的重要趨勢(shì)。

高功率密度電源能提供更高的功率密度和更小的體積，為廠家提供設(shè)計(jì)的靈活性。

中興通訊技術(shù)總工熊勇在會(huì)上分享道，中興通訊的大功率數(shù)字電源產(chǎn)品已能實(shí)現(xiàn)幾千安培的輸出，通過基礎(chǔ)模塊的并聯(lián)組合，輕松構(gòu)建出更大容量的電源系統(tǒng)，從而顯著提升了系統(tǒng)的功率密度。

太原理工大學(xué)教授楊玉崗在電子峰會(huì)上分享

頭部企業(yè)領(lǐng)航 后發(fā)企業(yè)尋機(jī)突破

2024年，數(shù)字電源市場(chǎng)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，吸引了眾多行業(yè)頭部企業(yè)的積極參與。

以AI服務(wù)器電源市場(chǎng)為例，Big-Bit產(chǎn)業(yè)研究室的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)達(dá)電子、光寶科技、中國(guó)長(zhǎng)城等代表性企業(yè)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的份額已接近75%。其中，臺(tái)達(dá)電子一家便占據(jù)了近35%的市場(chǎng)份額，顯示出其在該領(lǐng)域的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力。

在5G通信電源領(lǐng)域，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)同樣激烈。華為、中興、中恒電氣、動(dòng)力源、中達(dá)電通、核達(dá)中遠(yuǎn)通以及維諦等頭部企業(yè)憑借其卓越實(shí)力，已經(jīng)占據(jù)了運(yùn)營(yíng)商集采90%以上的份額，彰顯出它們?cè)谛袠I(yè)中的領(lǐng)先地位。

這些頭部企業(yè)的成功不僅為數(shù)字電源市場(chǎng)注入了新的活力，更為后續(xù)進(jìn)入數(shù)字電源市場(chǎng)的企業(yè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)與啟示。它們依靠深厚的技術(shù)積累、卓越的品牌影響力以及廣泛的市場(chǎng)渠道，成功在市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟，并引領(lǐng)著整個(gè)行業(yè)的發(fā)展方向。

隨著數(shù)字電源市場(chǎng)的持續(xù)壯大，對(duì)于后續(xù)入局的企業(yè)來說，積極學(xué)習(xí)頭部企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)、不斷提升自身的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯得尤為重要。只有這樣，它們才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健發(fā)展。

磁性元件面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

作為數(shù)字電源的核心部件之一，磁性元件在電源系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著數(shù)字電源技術(shù)的不斷發(fā)展，磁性元件行業(yè)也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

新能源汽車電源 圖源東興電子官網(wǎng)

胡振坦言：“電源技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)我們磁性元件企業(yè)提出了更高要求。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，我們不斷創(chuàng)新。

例如，我們采用多層板PCB設(shè)計(jì)，顯著降低了變壓器的高度，同時(shí)提高了產(chǎn)品的一致性和整體性能。此外，我們還通過磁集成設(shè)計(jì)，將兩個(gè)獨(dú)立的器件調(diào)整為一個(gè)器件，借助磁耦合的特點(diǎn)，減小整體磁件的體積和材料用量，提高產(chǎn)品性能，同時(shí)降低磁件的成本?！?/p>

除了創(chuàng)新設(shè)計(jì)外，提升磁性元件的電壓和電流承受能力，以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，是東興電子的另一大研發(fā)重點(diǎn)。

通過采用高性能磁性材料、優(yōu)化繞組設(shè)計(jì)以及增強(qiáng)散熱能力等措施，產(chǎn)品性能得到了顯著提升。同時(shí)，東興電子還引入了磁仿真技術(shù)，這一技術(shù)的運(yùn)用大大縮短了研發(fā)周期，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

東興電子銷售總監(jiān)胡振在電子峰會(huì)上分享

面對(duì)AI服務(wù)器（數(shù)字）電源大幅度的電壓變化，傳統(tǒng)變壓器或平面變壓器需要設(shè)計(jì)大量的匝數(shù)，這不僅增加了PCB布線的復(fù)雜性，還帶來了散熱不均、損耗增加等一系列問題。

為了解決這一難題，太原理工大學(xué)的楊玉崗教授提出了高電壓低繞組匝比變壓器的設(shè)計(jì)理念。該理念旨在通過優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)和材料應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在減少匝數(shù)的同時(shí)保持或提升變換效率，從而解決傳統(tǒng)變壓器在AI服務(wù)器（數(shù)字）電源應(yīng)用中的不足。

第三代半導(dǎo)體開啟數(shù)字電源新篇章

第三代半導(dǎo)體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）以其更寬的禁帶寬度、更高的導(dǎo)熱率、更高的抗輻射能力以及更大的電子飽和漂移速率等特性，在高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

熊總工表示：“目前，中興通訊已有部分通信電源采用了第三代半導(dǎo)體材料，從技術(shù)層面提升了功率密度。具體而言，我們需要在單柜上提高功率密度，比如以前一個(gè)柜子可能只能裝10到20個(gè)整流器，現(xiàn)在則需要裝三四十個(gè)。同時(shí)，對(duì)于多柜并聯(lián)的情況，我們需要做好同步控制以確保電壓、電流輸出的同步性。”

第三代半導(dǎo)體材料的引入不僅提高了數(shù)字電源的功率密度和能效水平，還為數(shù)字電源的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的機(jī)遇。未來，隨著第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，其在數(shù)字電源市場(chǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。

數(shù)字電源市場(chǎng)規(guī)模潛力無限

展望未來，楊玉崗教授認(rèn)為在數(shù)字電源領(lǐng)域，電感變壓器未來的發(fā)展趨勢(shì)是追求體積最小、成本最低或損耗最低等綜合最優(yōu)指標(biāo)。這要求企業(yè)綜合考慮線圈、絕緣材料、結(jié)構(gòu)工藝等多方面因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

熊總工則指出大功率數(shù)字電源市場(chǎng)未來發(fā)展將相對(duì)穩(wěn)定。并強(qiáng)調(diào)了能量密度提升、高能效和高功率密度、安全性以及高壓直流供電方式等發(fā)展趨勢(shì)。

據(jù)Big-Bit產(chǎn)業(yè)研究室預(yù)計(jì)，2025年國(guó)內(nèi)5G基站電源的出貨量將達(dá)到843萬個(gè)，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到264.7億元。而5G通信電源僅僅是數(shù)字電源領(lǐng)域中的一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，整個(gè)數(shù)字電源市場(chǎng)的規(guī)模更大更廣，潛力無限。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，數(shù)字電源行業(yè)既面臨著新的挑戰(zhàn)也迎來了新的機(jī)遇。企業(yè)唯有不斷創(chuàng)新、提升技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，才能在激烈的數(shù)字電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

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審核編輯 黃宇