過去，PCBA（印刷電路板組裝）面臨諸多痛點問題，尤其是在變壓器、電感器的應用中，多個電感、變壓器的應用使得體積較大，導致整個PCBA模塊體積龐大，難以滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品對小型化的要求。

此外，傳統(tǒng)電感、變壓器的結構中，存在體積大、轉(zhuǎn)換效率低，以及工藝復雜，難以實現(xiàn)自動化等痛點問題。磁集成技術出現(xiàn)后，可通過將多個電感變壓器集成到一個磁芯上，并且可以將電感變壓器與PCBA電路板上的器件集成到一起，可有效解決上述痛點問題。

01 磁集成原理分析

磁集成技術的原理是將兩個或以上的分立磁性元器件集成在一起，通過磁路共用或磁通抵消的方式，降低產(chǎn)品體積及紋波。

由電路圖可知，變壓器端采用兩個變壓器并聯(lián)工作，工作模態(tài)相同，共用諧振電感，實現(xiàn)兩路變壓器及諧振電感集成。磁路共用可以使磁芯體積減少23%。

磁集成技術可通過三種方式實現(xiàn)：

一是繞組集成：將多個繞組集成在同一個磁芯上，減少磁性元器件的數(shù)量；

二是磁路共享：通過設計合理的磁路，使磁芯的磁通密度分布更加均勻，提高磁芯利用率；

三是解耦設計，通過優(yōu)化繞組布局和磁路結構，減少繞組之間的耦合效應，從而實現(xiàn)功能上的獨立性。

02 PCBA集成化

PCBA（印刷電路板組裝）是指將各種電子元器件通過表面貼裝技術或通孔插裝技術等方法固定并焊接在印刷電路板上，形成具備特定功能的電子模塊。

而PCBA集成化則是將多個功能模塊或電子元件高度集成到一塊電路板上，以實現(xiàn)更小的體積、更高的性能和更強的功能。隨著PCB板工藝的進步，未來的磁性元器件使用量將越來越少，磁芯會直接封裝到多層PCB板上形成模塊電源，變成一個標準的功率控制器。

目前PCBA的磁集成方式主要有PCB繞組、平面變壓器結構、芯片與繞組集成、封裝與固定等方式。如驅(qū)動芯片與諧振電容與變壓器初級繞組串聯(lián)，可以將電容、電阻、IC等器件與變壓器初級集成在同一PCB上，并平均分布在多層上，以降低占板面積。

圖中展示了驅(qū)動芯片、諧振電容和變壓器初級繞組的磁集成方式，以及如何將容阻件及IC均勻分布在多層板上，隨著集成層數(shù)的增加，占板面積成倍減少。

有實際測試表明，PCBA磁集成化后的最大效率可以達到97.42%。

此外，PCBA磁集成化后功率密度得到顯著提升，產(chǎn)品體積減少22%，功率密度從96 W/cm3提升到117 W/cm3。轉(zhuǎn)換效率在不同負載下的表現(xiàn)也非常好，從97.08%到97.42%不等。

從生產(chǎn)工藝角度而言，通過簡化焊接及組裝工藝后，便可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和降低成本。

03 結語

與傳統(tǒng)結構相比，磁集成后的設計，能夠減少組件數(shù)量，簡化組裝過程，運用磁集成技術后能夠?qū)崿F(xiàn)了自動化生產(chǎn)。從磁集成應用場景來看，磁集成技術可廣泛應用于新能源汽車、光伏、儲能、充電樁等新興領域。

由于目前磁集成應用還處于初步嘗試階段，解耦集成是目前大多數(shù)廠商采用的主流磁集成方案，而耦合集成難度更高，對磁集成產(chǎn)品設計能力要求也更高。

磁集成技術是一個系統(tǒng)性的工程，按照目前的磁集成技術水平及工藝條件，需要綜合考慮優(yōu)化磁集成技術產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)各方面的成本與所節(jié)約成本之間的平衡。

未來，隨著磁集成技術產(chǎn)業(yè)鏈上下游設計能力和磁集成工藝水平的提高，更高集成度的方案，比如采用埋磁的標準化板載模塊電源，有可能會重塑當前磁性元件行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。需要注意的是，磁集成技術并不適用于所有的應用場合，需要通過理論來辨別磁集成真正能落地的地方。

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審核編輯 黃宇