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柔性磁電的平面變壓器
萬志宇科技| 2023-05-06| 返回列表

一、什么是平面變壓器

平面變壓器是一種新型的高頻鐵氧體電感元件,一直在行業(yè)內(nèi)嘗試使用。由于平面變壓器呈方形,適合平面貼裝,設(shè)計方便,可使各種電子產(chǎn)品實現(xiàn)輕薄小巧。與常規(guī)變壓器相比,平面變壓器除了結(jié)構(gòu)體積上的優(yōu)勢之外,還具有電流密度高、效率高、漏電感低、發(fā)熱量低、散熱性好等優(yōu)點。

基于這些性能優(yōu)勢,平面變壓器在消費電子產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域備受關(guān)注,并實現(xiàn)了小規(guī)模應(yīng)用。

在消費類電源領(lǐng)域,采用傳統(tǒng)繞組變壓器設(shè)計的快充電源,變壓器要求占據(jù)近三分之一的內(nèi)部空間,不利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。但如果采用平面變壓器設(shè)計的同功率快充產(chǎn)品,不僅布局更簡單,而且體積可以優(yōu)化。


二、平面變壓器在氮化鎵快充中的應(yīng)用

隨著大功率快充對能量密度比的[敏感詞]要求,以及氮化鎵第三代半導(dǎo)體在快充中的應(yīng)用,功率器件的開關(guān)頻率大大提高,頻率超過100KHz成為新的起點。開關(guān)頻率的提高也給變壓器的選擇帶來了新的挑戰(zhàn)。

根據(jù)充電頭網(wǎng)對氮化鎵快充的拆解,平面變壓器不僅大規(guī)模商用,還呈現(xiàn)出簡單的PCB+磁芯組合和PCB+磁芯+同步整流電路組合的兩種應(yīng)用類型。兩者在具體使用上都有各自的優(yōu)勢,也呈現(xiàn)出不同的應(yīng)用代表。

先來看看簡單的PCB+磁芯組合平面變壓器。這種變壓器具有通用性強、便于大規(guī)模生產(chǎn)的特點,在大功率快充中經(jīng)常可以看到。

我們再來看看PCB+磁芯+同步整流電路的平面變壓器。這種變壓器近也被應(yīng)用于大功率充電器,與以往的平面變壓器不同,變壓器上的PCB也承載著電路的劃分,這說明上面有很多阻容和功率器件。


三、高密度快充驅(qū)動平面變壓器的市場需求

平面磁學(xué)是一種多物理量的矢量表示,也是學(xué)術(shù)界的一個創(chuàng)新研究領(lǐng)域。使用平面變壓器是目前高頻高功率密度功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品中很經(jīng)濟的解決方案之一。

尤其是在近兩年消費電源領(lǐng)域,隨著USB PD快充市場的爆發(fā)和氮化鎵技術(shù)的成熟,高效率、大功率、小體積的電源產(chǎn)品成為市場發(fā)展的新趨勢。平面變壓器逐漸成為工程師青睞的器件,得到了眾多行業(yè)標桿企業(yè)的認可,并開始在PD快充、氮化鎵快充產(chǎn)品中展露才華。

根據(jù)此前充電器頭網(wǎng)的拆解數(shù)據(jù),目前眾多一線手機品牌、PC都在各種快充電源中引入了平面變壓器,并配合收件箱標配充電器幾款主流機型的開發(fā),實現(xiàn)更高的功率密度,讓配件更輕薄、便攜。

從[敏感詞]拆解的66W超級快充可以看出,內(nèi)置的平面變壓器只占整個PCB板模塊不到四分之一,節(jié)省了空間,后讓充電器更加緊湊。

由于采用了內(nèi)置平面變壓器,50W餅干氮化鎵快充實現(xiàn)了超薄的機身設(shè)計,整機厚度只有10毫米,這對于傳統(tǒng)的繞線變壓器來說簡直是不可能的。除了超薄機身,平面變壓器還幫助充電器實現(xiàn)了高達1.48W/cm的功率密度,成為高功率密度的標桿。

在行業(yè)發(fā)展趨勢和眾多標桿品牌的推動下,平面變壓器正被越來越多的第三方快充配件企業(yè)應(yīng)用于高密度快充電源產(chǎn)品,市場需求日益增加。

四、平面變壓器在研發(fā)上取得重大突破

與傳統(tǒng)的繞組變壓器相比,平面變壓器的設(shè)計需要很強的理論水平和經(jīng)驗。不僅研發(fā)設(shè)計難度大,而且制造成本偏高,已經(jīng)成為了阻礙平面變壓器行業(yè)大規(guī)模發(fā)展的重要因素。

一方面市場需求不斷增加,另一方面應(yīng)用門檻較高,平面變壓器的大規(guī)模商用迫切需要通過技術(shù)革命實現(xiàn)成本平民化。

某公司在平面變壓器方面積累了多年的研究技術(shù),將多年的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為EDA設(shè)計和仿真軟件,使平面變壓器設(shè)計工程師可以通過仿真軟件來模擬實際的電路,使平面變壓器設(shè)計更合理、更簡單、更可靠,形成一套高效、簡易的EDA仿真技術(shù),提高設(shè)計效率,從而快速響應(yīng)客戶需求。

某公司自主研發(fā)的無人化平面變壓器生產(chǎn)線,將物聯(lián)網(wǎng)、電氣自動化、機械自動化等多項技術(shù)融合在一起,形成跨平臺的自動化生產(chǎn)體系,大大提高了平面變壓器的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能的一致性。

不僅產(chǎn)品質(zhì)量高度可控、可見、可追溯,而且基于柔性磁電生產(chǎn)線的產(chǎn)品成本比普通同類型平面變壓器可減少20%左右。平民化的成本優(yōu)勢大大減小了平面變壓器的應(yīng)用門檻,有助于加速平面變壓器的普及。


五、柔性磁電生產(chǎn)線適用于各種平面變壓器的開發(fā)

據(jù)了解,柔性磁電生產(chǎn)線可用于開發(fā)不同類型的平面變壓器產(chǎn)品,覆蓋不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

充電頭網(wǎng)絡(luò)概述

平面變壓器是大功率、高功率密度快充充電器的趨勢,與傳統(tǒng)變壓器相比,使用平面變壓器比較顯著的優(yōu)勢是可以縮小體積、增強散熱、減小變壓器溫升。然而,生產(chǎn)成本是目前限制平面變壓器普及的主要因素。

經(jīng)過多年的努力,在平面變壓器領(lǐng)域取得了長足的進步,使得平面變壓器的成本逐漸平民化,具有很大的競爭優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化潛力。優(yōu)良的設(shè)計團隊和自動化無人生產(chǎn)線可以提高出貨速度,保證質(zhì)量,幫助平面變壓器在大功率快充充電器領(lǐng)域普及。

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