高功率密度材料行业报告：金属软磁粉芯材料、超细镍粉、电子陶瓷封装（19页）

行业报告下载 2021年12月31日 08:59 管理员

功率转换器是一种可以将某种电流转换为其他类型电流的电子设备，包括直流功率变换与交流功率变换。作为电子系统中最基本的组成部分之一，功率转换器的性能直接决定了电子设备的工作效率。由图 1 可知功率转换器内部主要由功率半导体开关、电容、电感等电子元器件组成，其中功率半导体开关的作用：（1）将交流电转为直流电；（2）增大电信号；（3）阻断或导通电流。电感的主要作用是存储电能转化的磁能。电容的主要作用是储存电能。根据功率密度公式，显然，提高功率密度的主要途径有两种：（1）增大功率；（2）减小电子元件的体积。形象地说，功率转换器就好比一把水枪，其作用就是将水管内的水流转换成高速高压的喷射水流，水枪射出的水流速度越高，排量越大，同时水枪体积越小，则说明水枪的功率密度越高。因此，要想实现更高功率密度，就需要在增大功率输出的同时，减小空间占比。

随信息技术产业发展，各类新兴下游终端市场（如新能源汽车、光伏储能）对电源系统的功率输出，空间占比等有了更高的要求。以新能源汽车领域为例，功率转换器作为汽车内驱动电机的核心组成部分之一，其作用是按所选电动机驱动电流要求，将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。高功率密度电动机的优点是重量轻，效率高，可有效减小汽车能耗，满足汽车的各类动态需求。从主动+被动元件的角度出发，实现高功率密度有 2 种方案：（1）通过开关高频化减小电容电感体积（2）通过增大电容电感容量匹配高功率（1）从体积方向切入，在电源解决方案中，电感、电容与散热器等无源组件占据模块大部分体积，减小无源组件尺寸是缩小电源系统的主要途径。增加开关频率可有效降低无源组件的体积。形象来说，为获得相同重量的井水，如果加快木桶取水的频次，那么所需木桶的体积可相应减小，而功率半导体材料的进步让高频化成为可能并成为趋势。（2）从高功率方向切入，增大电源模块的输入功率，需要相应增大功率转换器内电容、电感的储存能力，选用高性能的组成材料可提升电容以及电感的容量，保证电路的稳定。