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柔性磁電的平面變壓器

發布時間:2021-11-10   瀏覽次數:108返回

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,一直在行業內嘗試使用。由于平面變壓器呈方形,適合平面貼裝,設計方便,可使各種電子產品實現輕薄小巧。與常規變壓器相比,平面變壓器除了結構體積上的優勢之外,還具有電流密度高、效率高、漏電感低、發熱量低、散熱性好等優點。

基于這些性能優勢,平面變壓器在消費電子產品、汽車電子產品、醫療設備、工業控制等各個領域備受關注,并實現了小規模應用。

在消費類電源領域,采用傳統繞組變壓器設計的快充電源,變壓器要求占據近三分之一的內部空間,不利于產品的小型化設計。但如果采用平面變壓器設計的同功率快充產品,不僅布局更簡單,而且體積可以優化。


二、平面變壓器在氮化鎵快充中的應用

隨著大功率快充對能量密度比的極端要求,以及氮化鎵第三代半導體在快充中的應用,功率器件的開關頻率大大提高,頻率超過100KHz成為新的起點。開關頻率的提高也給變壓器的選擇帶來了新的挑戰。

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

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、便于大規模生產的特點,在大功率快充中經??梢钥吹?。

我們再來看看PCB+磁芯+同步整流電路的平面變壓器。這種變壓器最近也被應用于大功率充電器,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、高密度快充驅動平面變壓器的市場需求

平面磁學是一種多物理量的矢量表示,也是學術界的一個創新研究領域。使用平面變壓器是目前高頻高功率密度功率轉換產品中最經濟的解決方案之一。

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

根據此前充電器頭網的拆解數據,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,實現更高的功率密度,讓配件更輕薄、便攜。

從最新拆解的66W超級快充可以看出,內置的平面變壓器只占整個PCB板模塊不到四分之一,節省了空間,最終讓充電器更加緊湊。

由于采用了內置平面變壓器,50W餅干氮化鎵快充實現了超薄的機身設計,整機厚度只有10毫米,這對于傳統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了高達1.48W/cm的功率密度,成為高功率密度的標桿。

在行業發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應用于高密度快充電源產品,市場需求日益增加。

四、平面變壓器在研發上取得重大突破

與傳統的繞組變壓器相比,平面變壓器的設計需要很強的理論水平和經驗。不僅研發設計難度大,而且制造成本偏高,已經成為了阻礙平面變壓器行業大規模發展的重要因素。

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

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

某公司自主研發的無人化平面變壓器生產線,將物聯網、電氣自動化、機械自動化等多項技術融合在一起,形成跨平臺的自動化生產體系,大大提高了平面變壓器的生產效率和產品性能的一致性。

不僅產品質量高度可控、可見、可追溯,而且基于柔性磁電生產線的產品成本比普通同類型平面變壓器可減少20%左右。平民化的成本優勢大大降低了平面變壓器的應用門檻,有助于加速平面變壓器的普及。


五、柔性磁電生產線適用于各種平面變壓器的開發

據了解,柔性磁電生產線可用于開發不同類型的平面變壓器產品,覆蓋不同的應用領域。

充電頭網絡概述

平面變壓器是大功率、高功率密度快充充電器的趨勢,與傳統變壓器相比,使用平面變壓器最明顯的優勢是可以縮小體積、增強散熱、降低變壓器溫升。然而,生產成本是目前限制平面變壓器普及的主要因素。

經過多年的努力,在平面變壓器領域取得了長足的進步,使得平面變壓器的成本逐漸平民化,具有很大的競爭優勢和產業化潛力。優良的設計團隊和自動化無人生產線可以提高出貨速度,保證質量,幫助平面變壓器在大功率快充充電器領域普及。

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