相比于傳統(tǒng)變壓器，PCB繞組變壓器有著無可比擬的優(yōu)勢：

一是繞組排布靈活度高。以磁芯中柱繞制半匝副邊為例，手工繞線無法實(shí)現(xiàn)＜1匝的精確纏繞，機(jī)器繞制難度也指數(shù)級增加。

但PCB繞組卻可以輕而易舉地實(shí)現(xiàn)任意角度走線，如45°/135°非正交設(shè)計、銳角/鈍角、立體跳層等。

二是制程精細(xì)化。傳統(tǒng)變壓器制程一般是毫米級，PCB繞組變壓器制程可達(dá)微米級。

三是參數(shù)控制精準(zhǔn)。PCB繞組變壓器參數(shù)可控（半匝電感量精度達(dá)±3%），并支持磁路重構(gòu)，局部增強(qiáng)耦合（如半匝集中靠近氣隙），以及熱路重構(gòu)（在發(fā)熱區(qū)增厚銅箔）。

綜合來看，匝數(shù)非整數(shù)、繞組空間曲率變化，PCB是唯一解；磁-熱耦合精準(zhǔn)調(diào)控，PCB繞組變壓器也是最優(yōu)解。

5%市占率的困局

但是這種劃時代的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在當(dāng)前市場上卻鮮少見其身影。

據(jù)楊習(xí)斌介紹，目前PCB繞組變壓器在整個電源市場的占比預(yù)計僅為5%左右�！安]有特別明確的應(yīng)用市場，目前相對明確的主要是通訊電源、手機(jī)充電器和模塊電源（如1/4磚、1/8磚DC-DC模塊電源）等對體積要求比較高場景。”

而導(dǎo)致這一結(jié)果的原因，是多方面的：

一是成本枷鎖。相比于傳統(tǒng)變壓器，PCB方案單價溢價高出35%左右，月產(chǎn)能＞10萬只才能與傳統(tǒng)變壓器持平。

二是功率上限低。FR4和聚酰胺基材導(dǎo)熱性差，繞組銅排熱量難以導(dǎo)出，功率躍升成為PCB繞組變壓器的瓶頸。從整個行業(yè)看，目前量產(chǎn)的PCB繞組變壓器功率普遍小于500W，其適用范圍窄。

三是寄生參數(shù)優(yōu)化難度高。為了提升載流能力，PCB繞組變壓器需采用多層疊加結(jié)構(gòu)，但鄰近效應(yīng)會導(dǎo)致其渦流損耗顯著增大，加上窗口面積小，分布電容比傳統(tǒng)變壓器更大，優(yōu)化難度也更高。

其實(shí)早在新世紀(jì)伊始，華為、中興等頭部企業(yè)已開始嘗試在服務(wù)器電源中采用PCB繞組變壓器。但正是因為基材導(dǎo)熱差、高散熱成本以及多層疊構(gòu)的寄生參數(shù)，最終導(dǎo)致PCB繞組變壓器溢價難破，并未真正普及應(yīng)用。

泰科斯德大功率車規(guī)DC/DC變壓器

14盎司銅厚突破千瓦功率瓶頸

泰科斯德在汽車電子領(lǐng)域的PCB繞組方案技術(shù)儲備始于2019年，通過多方技術(shù)探索，于2020年完成多個量產(chǎn)批次驗證，充分具備技術(shù)落地能力。

楊習(xí)斌透露，提升功率需要增加銅厚，但這會導(dǎo)致多方面的問題：

一是會加劇高頻下趨膚深度，降低內(nèi)部金屬利用率；

二是銅與FR4基材導(dǎo)熱系數(shù)不同，會導(dǎo)致熱量在銅-基材界面堆積，形成橫向熱阻壁壘，增加熱失控風(fēng)險，銅排越厚，基材碳化風(fēng)險越高；

三是銅與FR4基材熱膨脹系數(shù)差異回流焊時界面剪切應(yīng)力變大，增加分層率。

突破千瓦級功率瓶頸。據(jù)了解，目前業(yè)界的工藝水平普遍在3-5盎司，而泰科斯德PCB繞組變壓器銅厚已增加至14盎司（約0.5mm），功率已突破千瓦級。

楊習(xí)斌認(rèn)為，在保證多層板可制造性及電磁場分布不受影響的前提下，盡可能提升基材的導(dǎo)熱性能是關(guān)鍵。為此泰科斯德嘗試了各種基材的性能，并取得顯著效果。

探索新基材性能。“目前來看陶瓷基板PCB方案具有較大發(fā)展?jié)摿�，只要解決多層板內(nèi)部的埋孔（類似于盲孔結(jié)構(gòu)）工藝難題即可�！睏盍�(xí)斌如此告訴《磁性元件與電源》。

優(yōu)化系統(tǒng)熱設(shè)計。楊習(xí)斌還提到，泰科斯德從系統(tǒng)熱設(shè)計入手，在設(shè)計過程中解決繞組發(fā)熱均衡問題，增大 PCB 接觸面積，優(yōu)化內(nèi)部銅排熱量導(dǎo)流通道，并確保良好的外部散熱條件；通過3D 利茲線結(jié)構(gòu)優(yōu)化繞組布局設(shè)計，抑制分布電容，并結(jié)合具體的電路拓?fù)溥M(jìn)行參數(shù)匹配設(shè)計。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這些問題源于 PCB 繞組的結(jié)構(gòu)特性，難以有通用解決方案，需結(jié)合具體應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計和工藝優(yōu)化。

楊習(xí)斌告訴《磁性元件與電源》，對于PCB繞組變壓器而言，真正的挑戰(zhàn)正是這種方案設(shè)計能力，尤其是各種寄生參數(shù)的優(yōu)化能力，這需要企業(yè)掌握精確計算的磁性元件設(shè)計方法，而非傳統(tǒng)的經(jīng)驗主義。

而這恰恰也是業(yè)界所缺乏的，目前多數(shù)磁性元件企業(yè)并未參與到PCB繞組變壓器的設(shè)計過程，更多只是負(fù)責(zé)組裝，原因在于很多磁性元件企業(yè)并不具備配合電源企業(yè)開發(fā)的方案設(shè)計能力。

泰科斯德PCB繞組變壓器

算力戰(zhàn)爭催生替代奇點(diǎn)

不過，隨著AI算力需求的爆發(fā)，PCB繞組變壓器得天獨(dú)厚的優(yōu)勢正一步步展現(xiàn)，尤其是精度優(yōu)勢正重塑產(chǎn)業(yè)版圖，一場靜默的技術(shù)替代浪潮正在醞釀。

未來算力密度提升導(dǎo)致耗電量激增，服務(wù)器電源的功率密度持續(xù)攀升是必然趨勢。隨著功率密度的提升，PCB繞組變壓器將成為服務(wù)器電源的更優(yōu)選擇。

當(dāng)參數(shù)容差從“厘米級”進(jìn)入“微米級”，經(jīng)驗主義讓位于模型驅(qū)動，工程師的核心能力從“公式套用”轉(zhuǎn)向“跨物理場耦合解耦”，這將大大壓縮通過試錯方式找到設(shè)計最優(yōu)區(qū)間的可能性。

傳統(tǒng)變壓器設(shè)計更多基于經(jīng)驗主義的試錯，大部分設(shè)計是通過經(jīng)驗公式（如Steinmetz Equation）完成的，其寬泛誤差范圍較大。在過去設(shè)計裕量充足時尚可滿足需求；但面對AI服務(wù)器高頻化、小型化趨勢下的嚴(yán)苛參數(shù)容差，此類公式以及“補(bǔ)丁式進(jìn)化”已觸及設(shè)計極限，無法支撐精準(zhǔn)設(shè)計。

PCB繞組變壓器憑借結(jié)構(gòu)自由度與制程精度，正從“可選項”變?yōu)榇蠊β孰娫吹摹吧姹匦桧棥薄?/FONT>PCB繞組特有的設(shè)計靈活性，使其能夠在研發(fā)前端即系統(tǒng)性化解多類技術(shù)難點(diǎn)。這不僅大幅簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝復(fù)雜度，更在終端應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了顯著提升的一致性與可靠性。