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技術(shù)前沿 | 平面變壓器技術(shù) 引領(lǐng)電源系統(tǒng)小型化高效化革命
平面變壓器（Planar Transformer）是一種基于PCB（印刷電路板）或多層平面繞組結(jié)構(gòu)的變壓器技術(shù)，與傳統(tǒng)繞線式變壓器相比，具有低剖面、高功率密度、優(yōu)異的散熱性能和制造一致性等特點。近年來，隨著電力電子、新能源、消費電子、通信等領(lǐng)域的快速發(fā)展，平面變壓器技術(shù)得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。
核心優(yōu)勢
1、體積小、重量輕：厚度可低至幾毫米，適合便攜式設(shè)備（如USB PD快充）。
2、制造一致性高：PCB工藝避免人工繞線誤差，適合大批量生產(chǎn)。
3、散熱性能好：扁平結(jié)構(gòu)有利于通過PCB散熱，降低熱阻。
4、高頻特性優(yōu)異：漏感低（可控制在1%以下），適用于高頻開關(guān)電源。
技術(shù)發(fā)展
線圈繞組多樣化：多層PCB繞組通過高精度PCB工藝實現(xiàn)繞組層疊，減少漏感和寄生電容，提高效率；銅片繞組適用于大電流應(yīng)用，通過高速沖壓工藝大大降低產(chǎn)品成本；采用三層絕緣線及其他絕緣線的線餅繞組結(jié)構(gòu)簡化了產(chǎn)品設(shè)計難度，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期和降低了材料成本。
帶金屬散熱外殼的平面變壓器
磁集成技術(shù)：通過采用磁集成技術(shù)，將電感和變壓器功能集成到一組磁心結(jié)構(gòu)中，從而減小產(chǎn)品體積，提高功率密度，適應(yīng)緊湊型設(shè)計。
采用金屬基板提升大功率平面變壓器散熱能力。
磁性材料：高頻低功耗磁性材料的使用進(jìn)一步減小了產(chǎn)品體積，提高了功率密度和效率，產(chǎn)品越來越多的應(yīng)用到MHz級開關(guān)電源中。
絕緣材料：通過使用耐高溫絕緣材料（如聚酰亞胺）確保高電壓隔離和可靠性。
通過仿真工具（如ANSYS、COMSOL）優(yōu)化繞組布局，降低高頻交流電阻（如采用利茲線繞組結(jié)構(gòu)）。
使用仿真模擬產(chǎn)品磁場強度及熱應(yīng)力分布，通過優(yōu)化設(shè)計提高產(chǎn)品散熱能力。
使用AI 輔助功能，快速篩選優(yōu)化產(chǎn)品性能參數(shù)，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。
04 標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化
繞組線圈可以做成標(biāo)準(zhǔn)化系列，通過不同組合形成系列產(chǎn)品來滿足不同的性能需求。
通過與電感、電容的集成形成一體化功率模塊（如LLC諧振變換器），標(biāo)準(zhǔn)化平面變壓器模塊，簡化設(shè)計流程。
01 消費電子
快充適配器（如GaN充電器）、無線充電模塊。
筆記本電腦、LED驅(qū)動電源等。
車載DC-DC轉(zhuǎn)換器，如電動汽車OBC車載充電機。
微型光伏逆變器及儲能系統(tǒng)中的高頻隔離變換器。
服務(wù)器電源中48V母線轉(zhuǎn)換器、5G基站電源模塊。
高密度PoE（以太網(wǎng)供電）設(shè)備。
工業(yè)自動化（如PLC隔離電源）、高頻感應(yīng)加熱。
醫(yī)療設(shè)備（如MRI、X光機）中的高壓隔離電源。
衛(wèi)星電源系統(tǒng)、無人機動力模塊，需滿足輕量化與高可靠性要求的應(yīng)用場景。
更高頻率：配合寬禁帶半導(dǎo)體（GaN/SiC）向10MHz+發(fā)展。
集成化：與IC、被動元件集成，實現(xiàn)“All-in-One”電源解決方案。
智能化：嵌入溫度/電流傳感器，實現(xiàn)實時監(jiān)控。
綠色制造：無鉛化工藝和可回收材料應(yīng)用。
平面變壓器技術(shù)通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和高頻化設(shè)計，正在推動電力電子系統(tǒng)向小型化、高效化方向發(fā)展。隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的進(jìn)步，其在新能源、汽車電子、通信等領(lǐng)域的滲透率將持續(xù)提升，成為未來高性能電源系統(tǒng)的關(guān)鍵組件之一。
