1 引言

    电子变压器问世已有140多年历史了。随着电子技术与电子产品的快速发展与进步，电子变压器适应其需要不断在更新换代，尤其是20世纪下半叶以来，电子变压器更新换代的速度加快，传统的EI型、UI型插片式变压器因其制造工艺简单价格较低仍在大量使用。上世纪60年代，C型、卷绕环型磁心进入市场并很快被电子整机产品采用。但因C型磁心变压器的噪声较大、磁心加工工艺较复杂，启动冲击电流大，品质一致性差等而给整机用户带来一些麻烦。同时，以上EI型、UI型、C型、环型磁心变压器共同存在体积大，重量重等缺陷，在电子产品逐步向小型轻量化发展中限制了它们的使用范围。1990年代，由日本发明的R型圆截面磁心变压器在我国推广应用，它较好地解决了EI型、C型等磁心电子变压器存在的一些缺陷。R型磁心变压器具有漏感小、损耗低、温升低、噪声小、结构简单、安全可靠等优势，因此，它们迅速取代了部分上述传统类型磁心的电子变压器。

    近30年来，各种门类的电子产品几乎都在向着高频化、高效率、低损耗和高性价比方向发展，例如电子计算机及其外部设备、有线通讯、程控交换机、户内通讯等设备、家用电器、工业及办公自动化设备、金融电子设备、汽车电子产品、医疗电子设备与仪器、数字化电子产品等等都使得传统的EI、C型磁心电子变压器的生存空间变窄变小。因此，在我国大陆的电子变压器产量中传统型仍占很大比例的情况下，必须以改革和创新的精神，加大其更新换代的脚步。而且，我国电子整机产品的发展，客观上为电子变压器的更新换代提供了需求的广泛而坚实的基础，尤其是市场条件。目前，在产品更新换代的意义上讲，我国的电子变压器产业正经历着三个层次的技术进步：第一层次是立体变压器（即传统型普通变压器）向平面型变压器的革新，平面变压器的体积重量比传统型减小了80%，已形成5W-20kW/20kHz~2MHz的产品系列，其效率的典型值可达98%；第二层次更新是片式变压器的批量生产。片式变压器的高度进一步降低，基本实现了扁平化。它们适合于电流在100A以上的低压大电流电源的要求。其结构一般采用一个初级绕组多个磁心代替传统的一个磁心多个绕组。多个磁心的初级绕组串联达到降压与隔离的要求，其内部温升低于平面变压器，只有10℃左右；可以安装在额定温升高一些的PCB等基板上。第三层次更新则是薄膜变压器的研制设计成功。由于采用薄膜结构，更好地实现了低高度，一般小于1mm，工作频率超过1MHz，达10~100MHz。薄膜变压器可以采用集成电路工艺制造，故成本并不比片式变压器高，薄膜变压器是广泛使用的直流开关电源变压器的发展方向。

    大家已注意到，目前，从传统型普通立体变压器发展到平面变压器、片式变压器和薄膜变压器只是一个发展进步过程，它们各自有着自己的应用范围和市场定位，并非一种类型的产品完全替代了另一类产品。如目前的普通型电子变压器的使用量和产量仍然很大，而且，从电子变压器的工作原理和多种用途的角度来看，在其原材料没有本质的变革之前，是不会被彻底淘汰的。平面变压器已形成系列和批产，正在推广使用；片式电子变压器还处于少量品种的小批量试生产之中；薄膜变压器则还处于开发研究阶段。就这些方面而言，电子变压器的市场具有非常广阔的时空，而对我国大陆的电子变压器行业来说，发展、更新换代又是刻不容缓的，否则，电子变压器产品与技术强国的梦想就难以实现，那么，还会较长时间处于“打工者”的位置上

    2 电子变压器上、下游产品的发展进步及规模化，为电子变压器的更新换代提供了基础条件

    2.1软磁材料向高端产品升级换代且逐步规模化发展。

    高端元器件的开发生产需要高端原材料的支持。影响电子变压器性能指标的主要原材料是磁性材料，如电工钢、软磁铁氧体、非晶微晶软磁材料等。所以，电子变压器电感器行业十分关注软磁材料尤其是其高端材料的发展。过去很长一段时间，我国软磁材料工业与欧美、日韩等发达国家有较大差距，特别是中高端技术与产品的差距更大。绝大多数企业特别是中小型企业都在低档次产品上争市场。但近几年来，我国软磁材料产业有了长足进步，已有一些大中型软磁企业进入了世界先进行列，软磁材料总产量和中低档软磁产品在国际市场上已占绝对优势，高档次软磁产品也已开始形成国际竞争力，可以说，整个软磁行业已开始由大向强转变。

    当然，作为一个行业，它们所使用的原材料不会只局限在国内，而必然着眼于全球的最新成果。在此，我们简要介绍一下电工钢、非晶合金及软磁铁氧体的发展动向。

    (1)电工钢

    电工钢（常称为“硅钢”）是电力变压器和电子变压器使用最多的磁性材料。它们分为晶粒取向和无取向两类。当前，国内晶粒取向电工钢的供需矛盾较大，缺口严重，故价格在二年中涨了近300%。据国家计划安排，近一、二年将会很快好转。晶粒取向电工钢的技术动向是要求其饱和磁密高、损耗小；在加工技术上①采用冷轧法，要求降低其厚度，目前已有0.35mm和0.30mm、0.27mm、0.23mm、0.15mm等规格，国产的23Q110之0.23mm厚度的饱和磁密为1.8T，在1.7T和50Hz时的损耗为P1.7/50=1.10W/kg。②使钢带表面光滑，没有硅酸镁底层，磁化均匀，涂张力涂层。这时的P1.7/50≤0.7W/kg。③在电工钢中加0.008%～0.02%的Bi或Pb，可将磁密提高到1.96T～1.98T。④改善退火工艺、细化磁畴，此时0.23mm厚材料的P1.7/50≤0.55W/kg，最低可达0.45W/kg。

    无取向冷轧电工钢已基本取代热轧电工钢。国内供需缺口的矛盾也已基本解决。在技术上，因为无取向冷轧电工钢多用来制造电机磁心。故要求其冲压加工性能好，尺寸精度高，性能一致性好。目前，日本开发的硅含量<1%的无取向冷轧电工钢（0.5mm厚）的磁密B100为1.95T，P1.5/50=4W/kg；如果再加0.5～2%的Ni，可提高电阻率，使B100达1.96T，P1.5/50=3W/kg。如果使无取向冷轧电工钢薄带的厚度由0.5mm降到0.2mm或0.15mm，可使其损耗降至三分之一和五分之一。

    (2)非晶合金

    铁基非晶合金主要用于电力变压器、特种中高频大功率电源变压器和漏电开关用的零序互感器等。近几年来，由于电网改造等配电变压器的产量不断增加，铁基非晶合金始终处于需大于供的状态。因此其价格也不断上涨。但是，目前国内生产非晶合金带材的技术已经成熟，有多条生产线在建设中，而且其原料硼铁在产量达到一定规模后，价格也会趋向下降和平稳。所以，国内可以很快形成非晶合金变压器生产的完善的产业链。

    在技术上，铁基非晶合金的性能正在快速提升。①工作磁密逐步提高。单相非晶合金配电变压器的工作磁密由1.30T提高到了1.40T；三相非晶合金配电变压器的工作磁密则由1.25T提高到了1.35T。②损耗逐步减小，P1.3/50原为0.20W/kg，现P1.4/50≤0.18W/kg，少数可达到0.16W/kg。③磁心填充系数逐步提高，由原来的0.80提高到了0.86。

    上世纪未期开发成功的铁基纳米晶合金（FeNbCuSiB）其饱和磁密为1.23T，磁导率高达15×104，中高频损耗小，其P0.2/100K≤30W/kg，温度和环境稳定性好。它们很适合制作要求综合磁性优良的中高频电子变压器。另一种铁基纳米晶合金（FeCoZrBCu）的饱和磁密为1.7T，P1.4/50≤0.08W/kg，而且磁致伸缩系数接近于0。它们更适宜制作高性能中高频电子变压器。

    (3)软磁铁氧体

    软磁铁氧体的磁密低、高频损耗小，主要用于100kHz以上的高频电子变压器，如家用电子设备以及微型计算机、移动通讯手机、程控交换机等产品中使用的电源变压器、脉冲变压器、音频变压器、回扫变压器、行输出变压器、各种滤波电感器以及抗电磁干扰滤波器等等。

    软磁铁氧体的国内产量增速较快，高端产品的技术也有很大进步，但需求缺口仍相当大，尤其是高端铁氧体材料。软磁铁氧体的技术攻关方向主要是①降低功率损耗；②开发高频变压器材料；③开发高磁导率材料；④开发抗电磁干扰的高磁导率材料、通讯用低谐波失真材料等等。

    任何一种产品的设计师都必须充分了解组成该产品的原材料与元器件的发展动态，并最大限度地利用其最新成果，它是他们内功的表现。电子变压器设计既要对磁性材料、线材和有关绝缘材料的最新成果知情、熟悉，又能将自身产品对它们的性能要求反馈给相关企业及其管理部门，以做出符合需求的新的发展规划。

    上游原材料产品的发展进步，为电子变压器行业及产品的升级提供了良好的基础条件。

    2.2整机行业及产品的转型升级，必将拉动电子变压器行业与产品的市场与技术发展。

    电子变压器的技术与产品随整机产品的发展，其应用领域不断扩大，这就为自身的发展提供了市场与技术空间，例如各种电子计算机及其外围设备、有线无线与移动通讯设备、阵控交换机、工业自动化设备、办公自动化设备、金融电子设备、汽车电子设备、医用电子设备与仪器等都有广宽的市场和技术发展空间，而新兴的一些行业与技术如高清晰度电视、液晶类产品、数码产品、军用电子等等的高速发展态势已经形成。这些产业领域，无一可以离开各类电源，因此，电子变压器技术和市场与它们具有同样的发展潜力是毫无疑问的。

    多年的实践告诉我们，随着电子整机产品的小型化和表面贴装技术（SMT）的提高，三大被动元件必须紧跟其发展。这不仅是它们自身发展壮大的必由之路，同时也是对电子整机发展进步的支持，作为整机基础的元器件强盛、坚挺了，整机才会有强势的发展。对未来10年内新型电子元件技术在总体上是向高频化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、响应速度快、高分辨率、高精度、大功率、多功能、高可靠性、组件化、复合化、模块化和智能化等方向发展。线圈、电感器将以片式产品为主导，技术发展趋势是向极小型化、精细化、复合化方向发展；片式产品将向将卷绕型、迭层型两个方向同时发展。电子变压器的发展将以小型、薄型化、轻量化和高效率为主导。在电子变压器的结构方面，环型磁心变压器将增长，EI型磁心尤其是硅钢片迭层式磁心变压器的市场将继续萎缩；用于大屏幕、宽屏幕彩电、HDTV和计算机监视器的回扫变压器的需求市场还将稳步扩大。3电子产品与技术的升级对电子变压器的设计制造提出了一些新的要求
    从使用角度而言，电子产品的设计越来越个性化与多元化，门类、品种、型号多。电子变压器的设计制造必须适应这种潮流与原则。目前，电子变压器的设计制造必须注意到如下一些要求。

    3.1结构设计，总的趋向是小薄轻，适合于SMT安装要求。

    对电子变压器设计者来说，小薄轻是在三大被动元件中最为困难的。目前，电子变压器的小型化指标是要求其功率密度能够达到100W/in3以上。为了达到小型化指标要求，首选措施是提高电源的工作频率，目前的工作频率为20kHz~100MHz以上。选择高的工作频率，随之而来的是高频损耗和电磁噪声的增大，这就需要采用新的高端磁性材料和抗电磁干扰器件来克服，这将使电子变压器及电源设计复杂化。电子变压器设计，除了追求一些全新结构以提高其工作性能外，对于仍在大批量生产的产品中的零部件进行改进设计——包括性能改善，加工工艺过程改进，以低价位原材料替代高价位原材料等，仍会产生可观的经济效益。

    3.2电子变压器设计要把工作效率、生产效率放在重要位置。

    电子变压器是任何电子整机产品都离不开的批量极大的产品，每一产品的点滴节约都会产生巨大的总量。而且，环保与节能是我国可持续发展的国策。提高电子变压器的工作效率与生产效率是环保与节能的具体落实。在电子变压器设计中，要求的工作效率为：100W以下的小功率直流开关电源的效率>85%；中大功率直流开关电源的工作效率应大于90%。电子变压器和电感器的损耗占电源功率的15%左右，所以要求电子变压器的工作效率>95%~98%。电子变压器的空载损耗和空载电流是电子设备待机损耗的主要因素，所以，要求电子变压器的空载损耗最好小于2%。提高电子变压器工作效率的设计还必须解决其发热小散热快等问题。

    3.3与其它任何产品一样，成本是电子变压器设计必须面对的问题。

    电子变压器除了应在低损耗、小尺寸、高效率、稳定可靠等方面适应现代电子设备要求外，低价位是市场竞争的必要条件。降低变压器成本，设计是基础。设计时原材料的采用、结构形式对成本起主导作用，工艺设备和工艺过程设计，在线测试设备与路线设计等等都应以最低成本为前提。

    3.4最大限度地采用标准件。

    目前，传统变压器设计的标准化率较高，而在平面、片式和薄膜电子变压器的设计中，则较多地偏向于整机产品的技术与安装要求，对标准化率没有严格要求。提高设计的标准化率，当前要抓好两方面的工作，一是加快行业标准的制定，二是设计师要善于利用现有标准件和设计手段。

    3.5在有些材料（如铜材）涨价并维持在高价位的情况下，寻找一些较低价位的材料来替代，如以铜包铝导线替代铜导线。

    4当前制约电子变压器产业发展壮大的一些主要因素

    虽然电子变压器的市场前景是令人鼓舞的，作为企业发展的外部环境条件则存在一些制约因素。

    4.1“优势论”还没有从根本上改变。

    在我国大陆地区的电子变压器逐步做大的过程中，在相当长的一段时间内，许多人认为大陆的电子变压器所以能够做大，这是由于大陆地区存在如下四大优势：①丰富的原材料资源；②廉价的劳动力；③成熟的电子变压器技术；④巨大的国内外市场。对于传统电子变压器来说，特别在上个世纪后期，这种认识是正常的。然而，在今天，我们在高端产品上还处于比较落后的情况下，特别是国内经济普遍转型过程中，这些“优势”就不复存在，如果今天还是这种认识，就会成为行业发展进步的障碍了。

    4.2无序的价格战使大多数中小企业的利润微薄。

    这成了中小企业成长发展的绊脚石，一些中小企业面临生存危机。在当前的市场竞争中，一些中小企业常以其低劣质量和所谓低价的产品投放市场。这对国内外着眼于高端产品生产的企业和一些有一定实力又坚持高质量创品牌的企业冲击不大，受其危害最大的是国内一些实力不足但坚持优质优价的企业和广大消费者。这是目前亟待解决的问题。

    4.3国际市场上有色金属等原材料的大幅涨价，设备、人工、辅料成本上升及一定程度上的能源供应紧缺。

    这使企业的制造成本大为提升，如电子变压器磁心用的软磁铁氧体成份中的Mn3O4、ZnO、NiO、CuO、变压器绕组用铜导线都成倍或几倍地涨价，而能够帮助元器件消化一部分成本压力的整机产品自身也难以控制成本的压力。

    4.4淘汰非环保物质的工艺技术改造和工艺过程增加了产品成本。

    ROHS指令等法规的实施，Pb、Cd、Cr6+等非环保物质严格限制使用，不仅因改造工艺技术和生产过程增加了成本，同时使产成品要承担更多的环保压力与责任。据不完全统计，因淘汰非环保物质将增加成本5%~8%。

    4.5生产能力相对过剩，导致行业过度竞争。

    经过近几年来的质量体系论证、限制非环保物质的使用以及原材料、劳动力涨价等等一系列措施和市场行为的洗牌，已有一批小企业退出了市场。但因电子变压器企业进入市场的门槛较低，仍不断有一些企业加入到竞争行列中来。据不完全统计，国内现有电子变压器企业在2000家以上，其中以中小企业为主，而这些中小企业中有相当一部分的技术与设备条件并不能满足目前电子整机产品对电子变压器设计与生产的要求。

    4.6人民币持续升值使产品出口利润下降。

    从近期公布的人民币与美元比价看，两年来，人民币升值已超过10%。这对那些以出口中低端产品为主的企业，不能不说是一种“损失”。

    5电子变压器行业发展述评

    针对电子变压器行业发展壮大的制约因素，业内有识之士都在考察一些措施以求更大发展，归纳起来其基本意见是：

    5.1业内企业以多种形式开展联合，形成规模发展。

    联合体内各企业各自专注于自身的特色项目优势发展，变独闯市场为联合开发市场。这需要政府与行业主管部门包括行业协会的指导与监管，如强化入市的认证，提高入市门槛等。

    5.2积极融入国际供应链。

    许多电子变压器企业的领导认识到，融入国际供应链，才能使中小型磁性元器件企业焕发新的生命力。目前，中小型磁性元器件企业的供应链中存在着较多的中间环节，致使它们的运营效率低，运营成本高。例如，这些中小型企业面临的订货越来越多是小批量生产方式，这对柔性运作和业务流程、组织机构设置都要增加成本。

    如今，一个企业如果不能融入到国际供应链中，即使其产品最好，技术最精，也难以进入国际市场。对于怎样融入国际供应链，一些企业的管理者的看法是：首先是联合采购，用多个企业联合起来的整体订单与供应商谈判，则谈判能力会有很大增强；第二是相互进入运作与供应链渠道，以节约运作成本；第三是联合组建合伙物流公司等，为同行众多企业服务。

    5.3加强高校、科研院所和企业的密切合作。

    全方位开展高端产品的研发、加大投入和研发力度，向高质、高效、高产目标发展，形成自身的专利技术与品牌。在电子变压器行业，很难有绝对的高新技术产品，重要的是扩展产品门类，做别人没有做的产品，做得比别人更强更精。同时，结合整机新兴产业研发动向和新技术的应用，紧跟主动元件的发展进程同步研发适合新产品要求的电子变压器。

    5.4提升行业科技水平，培养企业自己的高端技术、管理与操作人才。

    人才是现代企业竞争的根本，缩短与国际先进企业的人才差距，是电子变压器企业紧迫的任务。

    5.5坚持质量第一，坚持品牌战略的经营原则。

    根本改变以低质产品入市的恶性竞争局面，寻找适合企业自身条件与特点的发展之路，以超越客户期望的产品质量与服务赢得市场。

    电子变压器作为三大被动元件之一，注定了它不可能是电子行业的领跑者。但在整机产品的发展中应该紧跟，以优质高性能的产品满足整机客户要求。同时要以超前的设计理念，携手原材料的进步与发展。