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平面變壓器在快充上的應用

發布時間:2021-11-03   瀏覽次數:89返回

不知道大家有沒有注意到最近充電器越來越薄了。各大公司都推出了真正意義上的超薄充電器,并成功將充電器厚度縮小到原來的一半,只有1CM左右。超薄餅干充電器攜帶很是方便,可以很方便地插入褲兜,改變了人們對豆腐塊充電器的印象。

在不久前,充電頭網分享了精密合金電阻在快充中的應用,今天我們就來說說快充中的平面變壓器。

充電器可以做得很薄,電容器也很小。只有體積足夠小的電容才能滿足超薄充電器嚴格的體積要求。但是要實現超薄充電器的設計,還有另外一個重要的前提,那就是平面變壓器。

先看這個充電器,傳統的繞線變壓器,無論是初級還是次級都有很大一部分浪費空間。充電器的高度也由變壓器決定??梢哉f,在平面變壓器廣泛應用之前,實現超薄充電器設計是不可能的。

在50W餅干充電器中,充電器采用了疊層PCB制作的平面變壓器,通過電路板的鏤空和一系列輕薄設計,最終實現了10.5mm的厚度。

通過對比上述兩種充電器的拆卸,可以看出平面變壓器在減少充電器厚度方面確實很有奇效。


什么是平面變壓器

平面變壓器是一種成熟的變壓器形式,通過在多層PCB上使用印刷銅箔代替傳統的繞線式變壓器線圈,平面變壓器的名稱由此而來。平面變壓器由于PCB緊密貼附在磁芯上,散熱性能優異,可以更快地傳導電流流動產生的熱量,提高變壓器的功率,節省空間,提高充電器的功率密度。

平面變壓器通常采用多層PCB方式,線圈印制在多層PCB內部,具有一致性好、電阻低、漏電感低、分布電容小、絕緣好等優點。便于標準化快速生產,節省充電器空間,提高性能。


平面變壓器不僅僅是變壓器

隨著氮化鎵快充功率密度的不斷提高,充電器的內部設計也在不斷變化。傳統充電器只有一塊電路板,所有元件都焊接在上面。然而,為了追求高功率密度的氮化鎵快充,通常會在內部組合焊接幾個PCB,增加了電路板的面積,減小了體積。

平面變壓器也是用PCB板制做的,那么,平面變壓器能起到電路板的作用嗎?答案是肯定的,充電頭網絡選擇了三種具有代表性的拆卸模型,表明平面變壓器還可以起到小板的作用、焊接元件和增加PCB可用面積。

66W氮化鎵超薄充電器內部有一個平面變壓器,次級上焊接了同步整流電路和輸出濾波電容。

120W閃充充電器內部的平面變壓器焊接有初級開關管和次級同步整流電路。

65W 1A1C氮化鎵快充充電器內部的平面變壓器,次級焊接協議芯片和USB-C母座,背面焊接同步整流電路。

平面變壓器不僅可以減小充電器的尺寸,還可以用作焊接元件的印刷電路板。平面變壓器的靈活特性完全符合高功率密度和快速充電的設計。


平面變壓器散熱性強

線圈的熱量通過PCB傳導到導熱膠傳導到磁芯,然后對磁芯散熱。這使得平面變壓器具有優異的散熱性能,可以有效避免傳統繞線變壓器骨架的熱量積累。

使用平面變壓器可以提高充電器的輸出功率,保證大功率輸出的低溫升,提高充電器的功率密度。不僅超薄充電器采用平面變壓器來滿足外形設計,一些小型氮化鎵快速充電器內部也采用平面變壓器來獲得高效率、低發熱和小尺寸的優勢。


充電頭網總結

平面變壓器不僅僅是氮化鎵快充的專利,氮化鎵快充就像一個試驗田一樣,承載著很多新型器件的產品驗證。比如氮化鎵技術、疊層電容和散熱技術等,很多新技術都是基于快充上,并通過市場應用得到推廣。

通過將平面變壓器應用于氮化鎵快充,平面變壓器與傳統的繞線變壓器相比表現出了很大的性能優勢。實現了高頻化、小體積、高功率密度的快充設計,在快充上的應用拓展了更多的應用范圍。

未來的平面變壓器具有功率密度高、一致性好等諸多優勢,將提高能效、縮小體積、實現更具競爭力的設計,并將在新能源等行業占據更多市場。

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