磁電產(chǎn)業(yè)助力智慧城市和5G開發(fā)

春光科技的產(chǎn)品聚焦于5G微站電源、大功率LED驅(qū)動電源、高脈沖電源、65W氮化鎵快充等領(lǐng)域，致力于實(shí)現(xiàn)在各種領(lǐng)域應(yīng)用中電源使用的降本增效。

—春光科技集團(tuán)有限公司總工程師宋興連

我今天希望和大家分享的是磁電產(chǎn)業(yè)對于智慧城市、5G、智能工廠帶來的幫助。我們的企業(yè)涵蓋了信息材料、元件、氣件、磁性材料等四大產(chǎn)業(yè)板塊，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于5G通信、智慧城市、新能源汽車、醫(yī)療器械等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

春光科技的智能制造部門開發(fā)了自己的MES，也建設(shè)了一些自有體系。我們的第一個產(chǎn)品是軟磁鐵氧體顆粒料，年產(chǎn)量8萬噸，占全國的15%，是目前世界領(lǐng)先的專業(yè)顆粒料制造商。第二個產(chǎn)品是磁心。第三個產(chǎn)品是電子元器件。第四個產(chǎn)品是電源，主要包括：一是5G微站電源，因?yàn)樗妮椛浞秶容^小;二是大功率LED驅(qū)動電源，主要應(yīng)用在一些功率比較大的燈源上;三是高脈沖電源，電壓較高，主要應(yīng)用在如油煙機(jī)等電壓捕捉微塵的產(chǎn)品上;四是65W氮化鎵快充，第三代芯片主要由氮化鎵構(gòu)成，手機(jī)充電速度非?？?，能夠達(dá)到65W。

而在智慧城市方面，我們也有很多應(yīng)用，如智慧路燈。路燈適合作為智慧城市設(shè)備安裝的載體，一方面路燈的分布密度非常大，遍及幾乎所有的城市道路，且路燈較高，視野寬闊，供電比較方便。另一方面，路燈的運(yùn)營本就需要供電，我們無需再為智慧城市的建設(shè)增加額外的供電設(shè)施。因此，我們安裝了配置各類智慧城市設(shè)備的照明路燈桿—智慧燈桿。智慧燈桿作為智慧城市的重要組成部分，是智慧城市系統(tǒng)有效的前端硬件設(shè)備，是建設(shè)智慧城市和構(gòu)建城市物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。目前的智慧路燈已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)照明、信息發(fā)布、視頻監(jiān)控、無線網(wǎng)絡(luò)、充電樁、緊急呼叫等功能。智慧路燈可以作為廣告發(fā)布平臺，在地震頻發(fā)的地區(qū)也可以設(shè)置為地震報警器。無線網(wǎng)絡(luò)可以助力安防，通過智能人臉識別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)違法犯罪行為。路燈之中也設(shè)有WiFi、基站、大量傳感器，還有采集空氣狀況、噪聲、溫度等其他方面的功能。燈桿中設(shè)有視頻監(jiān)控、緊急呼叫功能，當(dāng)我們遇到緊急問題時，可以通過它來報警。智慧路燈等還可以設(shè)置充電樁，給小型的電動車充電。由此可見，智能路燈負(fù)載了很多衍生功能。通過與希曼電子的合作，我們完成了這套體系—從數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)基站返回到云服務(wù)，再回到手機(jī)App，最終通過PC終端實(shí)現(xiàn)信號反饋、工作執(zhí)行。智能路燈系統(tǒng)是智慧城市系統(tǒng)的一部分，主要是基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)路燈監(jiān)控自動化、數(shù)據(jù)匯總系統(tǒng)化、巡查報警信息化等。目前我們采用單燈控制器+LED調(diào)光電源的硬件模式，已經(jīng)將產(chǎn)品批量上市，LED智控電源（內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)模塊）正在開發(fā)，軟件系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)營。智慧城市系統(tǒng)的其他模塊，正在逐步疊加到公司自主的軟件系統(tǒng)中。

我們的產(chǎn)品還涉及5G基站建設(shè)，5G技術(shù)發(fā)展的最大的受益方是國家電網(wǎng)。一方面單個5G基站和4G基站的功耗相比，大概高了2.5～3.5倍;另一方面，5G波長較短，輻射范圍較小，與4G相比，要增加基站數(shù)量。綜合這兩個因素，5G基站的整體功耗大概是4G的6～9倍。因此華為設(shè)計了新算法，其原理類似于變頻空調(diào)：通過的數(shù)據(jù)量少，基站就適量關(guān)閉，數(shù)據(jù)量多基站開放較多，但這個方法沒有解決根本問題。5G基站能耗高是因?yàn)樾酒嬎懔糠浅４螅?G頻率提高，大部分的配套設(shè)備都要隨之提高頻率，能耗就會增多。5G微基站的電路板中除去電容，其他組件大都需要磁性材料，而除芯片以外，磁性材料耗能也很大，因此，合適的磁性材料十分重要。

因此我們與華為進(jìn)行了大范圍的合作，希望從硬件角度解決這一問題?，F(xiàn)在我們每個月供給華為400～500噸相關(guān)的磁性材料。

華為從前使用的材料是CP95材料，但5G廣泛應(yīng)用以后出了一些問題，CP95材料能耗太高，導(dǎo)致移動通信公司不想提供5G服務(wù)。我們與華為進(jìn)行了配合，開發(fā)CP96D材料，根據(jù)使用場景，探究能耗高的原因。其中有兩點(diǎn)：一是CP95材料在高溫條件下能耗較高，在夏天，密閉空間中溫度較高，導(dǎo)致能耗非常高，這就是數(shù)據(jù)增多時能耗特別高的原因，這種情況下，能耗高是不可控的。二是要想降低能耗，就要增大芯片的體積，提高工作頻率。因此我們開發(fā)出中頻寬溫低功耗CP96D材料來替代CP95，工作頻率從100K提高到300K，同樣的功率輸出，電源器件體積可以減少25%左右，系統(tǒng)效率提高到98%，能耗降低15%以上，可以有效滿足5G基站對電源系統(tǒng)小體積、高效率、大功率輸出的要求。

5G通信需要以微波作為傳輸手段，因此微波鐵氧體環(huán)形器、隔離器是不可缺少的基本器件。該技術(shù)的關(guān)鍵是使用一種小線寬、低損耗且更合適的4πMs的微波鐵氧體材料，以保證更好的通信質(zhì)量。如今，最普遍的制造5G所需的微波鐵氧體材料的方法，是由約為1800Gs的石榴石材料生產(chǎn)。這一材料燒結(jié)溫度高（1500℃～1600℃），器件加工精度高（以微米計），須與其他陶瓷材料一起裝配，生產(chǎn)難度非常大。為了推廣使用范圍，我們與電子科技大學(xué)合作，研究射頻復(fù)合大功率材料。我們的目標(biāo)產(chǎn)品—射頻軟磁鐵氧體材料及系列磁心是各類環(huán)形器、隔離器、濾波器的核心元件，應(yīng)用于5G通信、雷達(dá)、衛(wèi)星等領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的產(chǎn)品目前主要由日本TDK公司等國際大公司規(guī)模生產(chǎn)，我們正在積極實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的本土化。

（根據(jù)演講內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審核）