平面变压器在PD快充的应用优势探讨USB-PD快充技术课件.pptx

1、平面变压器在平面变压器在PD快充的应用优势探快充的应用优势探讨讨0102030405平面变压器介绍平面变压器在快充 行业应用柔性磁电是如何做柔性磁电优势介绍柔性磁电公司及产 品介绍手机充电器发展史1.手机体积越来越小，越来越薄；已实施封闭手机体积越来越小，越来越薄；已实施封闭式式 电池及充电管理，不能无限制扩大电池容电池及充电管理，不能无限制扩大电池容量量 及舱体体积来加大续航能力及舱体体积来加大续航能力；2.用电不间断成趋势；不能无限制的加大充电用电不间断成趋势；不能无限制的加大充电功功 率及充电频次，应实现小体积、小重量，率及充电频次，应实现小体积、小重量，便便 携式充电电源携式充电电源；

2、3.充电效率高、速度快；充电端口的改变、充充电效率高、速度快；充电端口的改变、充电电 协议升级都是为了不加大充电器的体积的协议升级都是为了不加大充电器的体积的前前 提下实现高效率的充电提下实现高效率的充电；充电器-Mini USB插口充电 器充电器-纯粹意 义上的充电器充电器-Micro USB 插口充电器充电器-Micro USB插口充电器手机充电手机充电器器 发展发展史史小体积、大功率、高效率的快充电源就成了必然趋小体积、大功率、高效率的快充电源就成了必然趋势势总结总结：平面变压器介绍1、PCB板2、磁芯1、多层板2、叠层板随着电源行业的高速发展，对变压器的要求也越来越严格。特别是各种电源

3、设备中，对变压器的功率损耗、体积、高频性能、应用一致性、功率密 度等要求越来越高。平面变压器就能满足电源的这种需求，它的特点是器件的整体高度低，呈扁平形状，具有很多特殊的电气优点，使用软磁铁氧 体功率材料做磁芯。PCB平面变压器组成平面变压器组成：PCB平面变压器主要方案平面变压器主要方案：PCB平面变压器应用领域平面变压器应用领域：3、胶体材料4、绝缘层材料军事和航空 通信电源 电视机防水电源 LED显示屏 新能源汽车电脑电源 手机充电器医疗设备电源。平面变压器优势电流分配均匀平面变压器副边绕组有若干个并联的线圈；每 个副边绕组都和同一个原边绕组相藕合；这种 特性对并联整流电路特别有用，绕组

4、电流分配 均等，在并联整流电路中就不影响其他元件。电流密度高平面变压器有极好的温升特性设计，所以它 能在很小的封装体积内达到很高的电流密度，由于它的结构特点，完全满足高频电流的工 作特性，所以适合在高频率的场合使用。功率密度很高平面变压器元件的尺寸很小，它具有极 好的温度耗散特性，所以能和有关点半 导体器件和电感紧密地封装在一起，实 现的电流密度可做到 30A/模块。热耗散特性好平面变压器是具有很高的表体面积比、很短的 热通道的元器件。这种结构有利于散热。原边 和副边绕组之间的匝间损耗很小，磁芯的功率 损耗较小，所以它能做到高磁通密度。低成本整个变压器是由少量有关的廉价元件组成，加上组 装又很

5、方便，PCB板的前期开发成功以后是采用印 制加工方法，整体变压器的成本是很低。漏电感很 小，开关损耗很低，加在和它相连接部件上的应力 减少；它连接的部件能使用成本较低的功率元件。高效率低漏电感，使它能具有很快的开关时间，很低的交叉损耗，就能使它达到很高的 效率。这种变压器副边绕组和原边绕组 间因为接触非常紧密，就具有很高的耦 合系数，所以它的效率高、损耗很小。平面变压器在PD行业 应用优势 优越性具体性能高度低、体积小、重量轻一般高度均小于20mm,每100W约重15g.高功率密度比同类型的传统变压器髙3-10倍功率适应范甩大5W 25KW高电压量次级升压可以达到20KV以上高电流量每层绕组可

6、以达到200A高效率效率可达95%99%低漏感初级电感的0.3%以下低EMI辐射有效的磁芯屏蔽工作频率范围宽20KHz4MHz工作温度范围宽-40C 130C热传导效果好散热面积大组装性能好便于自动化生产最近推向市场的快充产品，对变压器的要求更 加严格，如小尺寸、低高度、高的输出电流、低的输出电压、小的 电磁辐射以及 良好的结构稳定性等等，所有这些性能在采用平面变压器后都可以得到实现。1、采用平面变压器后，开关频率达到 以上（20KHz到2MHz），转换效率大于，整个装置的体 积和重量也大大降低。由于平面变压 器已标准化、系列化、产品化，性能 一致性好，使用非常方便。2、平面变压器改变了传统的

7、开关变换 器中隔离开关变压器的设计思路，为 设计人员提供了更方便、更优良的选 择。柔性磁电对PD行业的 探索拓扑结拓扑结构构开关频开关频率率功功率率设计难易设计难易度度缺点与限制条缺点与限制条件件DCM模式反激65130KHZ65W功率回路易于设计；变压器参数 较难平衡；存在边缘磁通效应；对漏感有严格要求；Np、Bac、Ls/Lp、匝数比、气隙需平衡设计；电流应力较高；导通损耗较高；CCM/DCM反激65130KHZ4065W功率回路易于设计；变压器参数 易于平衡；输出同步整流是关键；边缘磁通效应改善；对漏感要求相对较低；Np、Bac、Ls/Lp、匝数比、气隙需平衡设计；电流应力改善；开关损耗

8、较高；同步整流电 路设计困难；普通QR模式反激6590KHZ20120W功率回路易于设计；变压器参数 较难平衡；可能存在噪音问题。存在边缘磁通效应；对漏感有要求；Np、Bac、Ls/Lp、匝数比、气 隙需平衡设计；电流应力较高；高压输入轻载时，开关损耗依然较 高；磁芯损耗相对较高（磁芯体积较大）；中频QR模式反激100140KHZ20120W功率回路较难设计；变压器参数 容易平衡；可能存在噪音问题。存在边缘磁通效应；（比低频时有所改善）对漏感有要求；（匝数 少，会有所改善）NP、匝数比、漏感、气隙需进行平衡设计；电流 应力较高；（依然存在）高压输入轻载时，开关损耗依然较高；磁 芯损耗相对较高（

9、比低频时有所改善）；需要用到高性能驱动电路 及器件；新型ZVS反激100140KHZ20120W功率回路较难设计；变压器参数 容易平衡；可能存在噪音问题。存在边缘磁通效应；（比低频时有所改善）对漏感有要求；（匝数少，会有所改善）NP、匝数比、漏感、气隙需进行平衡设计；电流 应力较高；（依然存在）高压输入轻载时，开关损耗依然较高；磁 芯损耗相对较高（比低频时有所改善）；需要用到高性能驱动电路 及器件；有源钳位反激100300KHZ40120W功率回路较难设计；变压器参数 容易平衡；可能存在噪音问题。需要用到高性能驱动电路及器件；LLC半桥100300KHZ65W功率回路易于设计；变压器参数 容易

10、平衡；PCB布板需谨慎；输入范围较窄，需要前级PFC；需要谐振电感（高效率应用时）；磁 芯损耗相对较高（磁芯体积较大）；PCB板占用面积较大；输出电流 容易出现不平衡现象（可解决）；成本高；常用电路拓扑及限制条件常用电路拓扑及限制条件（PD类应用类应用）柔性磁电对PD行业的 探索功率半导体选型思路功率半导体选型思路65W的的PD充电充电器器产品的能效、温升问题会尤为突出，采用高性能的SIC_MOS、GAN_MOS是关键。需要注意的是普通SI_MOS、高性能SI_MOS也能很好应用在部分高频工作的拓扑，例如LLC变换器、QR反激变换器。PD充电器用控制器关键功能检查充电器用控制器关键功能检查功功

11、率率集成集成MOSMOS动态自供动态自供电电GAN_MOS(GAN_MOS(非必非必要要选项选项)80/100/130KHZ(C80/100/130KHZ(CCMCM模式时模式时)X X电容放电电容放电 HVHV启启动动20WYESYES/YES/40W/YESYESYESYES60W/YESYESYESYES60W/YES/YESYES65W的的PD充电充电器器成本优先，普通SI_MOS跟高性能SI_MOS（新型封装以及制作工艺）的 价格差别极大，几乎是两种器件。应尽可能的采用普通SI_MOS以及常用封装（TO220、TO252封装），降低物料成本、生产成本，产品满足能效、温升即可。采用高性

12、能的SIC_MOS、GAN_MOS以及驱动电路，最高功率输出时即使 效率提升12%，满载损耗仅仅降低1W，温升改善不明显。不如采用高性 能的SI_MOS。需要注意的是普通SI_MOS并不适合部分高频工作的拓扑结构，例如有源 钳位反激变换器。成本优先，尽可能降低物料成本、生产成本，满足能效、温升即可；采用高性能控制器和功率管，最高功率输出时即使效率提升12%，满载 损耗仅仅降低1W，温升改善不明显；优选拓扑优选拓扑：QR模式反激+硅MOS+平面变压器（NCP1342，100140KHZ）DCM/CCM模式反激+硅MOS+平面变压器（NCP12400，80/100/130KHZ）ZVS反激+硅MO

13、S+平面变压器（RS6801S，100140KHZ）设计思路1：折中设计，尽可能降低物料成本生产成本，仅满足能效、温升即可；优优选拓扑选拓扑：QR模式反激+碳化硅MOS+平面变压器（NCP1342，100140KHZ）ZVS反激+碳化硅MOS+平面变压器（RS6801S，100140KHZ）有源钳位反激+碳化硅MOS+平面变压器（UCC28782，100140KHZ）LLC半桥+硅MOS+平面变压器（UCC28782，160200KHZ）LLC半桥+碳化硅MOS+平面变压器（UCC28782，160200KHZ）设计思路1：折中设计，优化功率MOS管，尽可能降低生产成本，满足能效、温升即可；优

14、选拓扑优选拓扑：QR模式反激+碳化硅MOS+平面变压器（NCP1342，100140KHZ）ZVS反激+碳化硅MOS+平面变压器（RS6801S，100140KHZ）有源钳位反激+碳化硅MOS+平面变压器（UCC28782，100140KHZ）设计思路2：高效率设计，尽可能提升效率、降低温升；优选拓扑优选拓扑：QR模式反激+氮化镓MOS+平面变压器（NCP1342，100140KHZ）ZVS反激+氮化镓MOS+平面变压器（RS6801S，100140KHZ）有源钳位反激+氮化镓MOS+平面变压器（UCC28782，200400KHZ）LLC半桥+氮化镓MOS+平面变压器（UCC28782，20

15、0300KHZ）设计思路2：总结总结65W的的PD充电器设计充电器设计（20W、30W、40W、65W）65W（65W、90W、120W、138W）各器件协同进步，才可实现技术升级及迭代的发展目各器件协同进步，才可实现技术升级及迭代的发展目标标电磁器件电磁器件-叠层变压叠层变压器器FMF-PT-075-001产品特点产品特点 FEATURES：75W-PD专用平面变压专用平面变压器器电磁器件电磁器件-叠层变压叠层变压器器FMF-PT-065-001产品特点产品特点 FEATURES：65W-PD专用平面变压专用平面变压器器电磁器件电磁器件-叠层变压叠层变压器器FMF-PT-025-001产品特

16、点产品特点 FEATURES：25W-PD专用平面变压专用平面变压器器电磁器件电磁器件-叠层变压器叠层变压器产品特点产品特点 FEATURES：超薄设计，变压器高度最低可以超薄设计，变压器高度最低可以10mm；高功率密度设计，风冷条件下容易实现小体积设计高功率密度设计，风冷条件下容易实现小体积设计；高效率设计，容易实现高效率设计，容易实现99%的变换效率的变换效率；工作频率非常宽，可以轻易在工作频率非常宽，可以轻易在50300KHZ的频率下工作的频率下工作；大电流输出，可以轻易输出大电流输出，可以轻易输出2050A的电流，最大输出电流可以达到的电流，最大输出电流可以达到100A以上以上；容易实

17、现带中心抽头设计容易实现带中心抽头设计；容易实现多路输出设计容易实现多路输出设计；采用多层交叉工艺，可以实现超低漏感设计采用多层交叉工艺，可以实现超低漏感设计；采用多层交叉工艺，可以大幅降低临近效应损耗采用多层交叉工艺，可以大幅降低临近效应损耗；变压器的参数一致性良好变压器的参数一致性良好；绕组热传导良好绕组热传导良好；3000VAC绝缘耐压绝缘耐压；可应用于多种拓扑：反激、正激、普通半桥、谐振半桥、普通全桥、移相全可应用于多种拓扑：反激、正激、普通半桥、谐振半桥、普通全桥、移相全桥桥适用场合适用场合 APPLICATION：开关电源、工业电源、通信电源等开关电源、工业电源、通信电源等标准系列

18、平面变压标准系列平面变压器器（200W500W）案例产案例产品品柔性磁电柔性磁电75WPD电源（产品图片）电源（产品图片）柔性磁电柔性磁电75WPD产品功能：产品功能：产品尺寸产品尺寸：PCBA尺寸尺寸：54*22*30产品重量产品重量：50g总功率：总功率：75WUSB TYPE C单独充电最大可达单独充电最大可达65wUSB TYPE A单单 独充电最大可达独充电最大可达22.5w,USB TYPE C和和USB TYPE A 同时充电最大可达同时充电最大可达75w输入输入：100-240V-2A 50-60HZ内置智能识别芯片，电源管理芯片，同步整流芯片多内置智能识别芯片，电源管理芯片，

19、同步整流芯片多 重保重保护护充电协议广：支持市场上常见的快充协充电协议广：支持市场上常见的快充协议议充电速度快：充电输出最高达充电速度快：充电输出最高达75W充电效率高：充电效率达到充电效率高：充电效率达到92%宽电压输出：输出充电电压范围宽电压输出：输出充电电压范围3V-21V高可靠性：支持过流、过压、短路保高可靠性：支持过流、过压、短路保护护适用范围广：产品尺寸和接口布局支持笔记本电脑、适用范围广：产品尺寸和接口布局支持笔记本电脑、穿戴式设备、手机、家用电子设备等充穿戴式设备、手机、家用电子设备等充电电好用、易用：充电过程可控、可视好用、易用：充电过程可控、可视化化柔性磁电柔性磁电75WP

20、D产品主要特点产品主要特点支持多厂家协议、多种类型的设备充电；包括手机、笔记本电脑、穿戴设支持多厂家协议、多种类型的设备充电；包括手机、笔记本电脑、穿戴设 备备等等支持远程升支持远程升级级充电效率充电效率高高有系列化的充电产品：（根据自有变压器产品型号来选择有系列化的充电产品：（根据自有变压器产品型号来选择）1、20W40W3、4065W2、65W-100W4、100-150W应用方案应用方案-PD快充快充PCBA尺寸：尺寸：54*30*22应用方案应用方案-PD快充快充柔性磁电柔性磁电65WPD电源（产品图片）电源（产品图片）PCBA尺寸：50*30*22柔性磁电柔性磁电65WPD产品功能：

21、产品功能：产品尺寸产品尺寸：PCBA尺寸尺寸：50*30*22产品重量产品重量：45g总功率：总功率：65WUSB TYPE C单独充电最大可达单独充电最大可达65wUSB TYPE A单单 独充电最大可达独充电最大可达22.5wUSB TYPE C和和USB TYPE A 同时充电最大可达同时充电最大可达65w采用碳化镓方案，节省空采用碳化镓方案，节省空间间内置智能识别芯片，电源管理芯片，同步整流芯片多内置智能识别芯片，电源管理芯片，同步整流芯片多 重保重保护护输入输入：100-240V-2A 50-60HZ充电协议广：支持市场上常见的快充协充电协议广：支持市场上常见的快充协议议充电速度快：

22、充电输出最高达充电速度快：充电输出最高达65W宽电压输出：输出充电电压范围宽电压输出：输出充电电压范围3V-21V高可靠性：支持过流、过压、短路保高可靠性：支持过流、过压、短路保护护适用范围广：产品尺寸和接口布局支持笔记本电脑、适用范围广：产品尺寸和接口布局支持笔记本电脑、穿戴式设备、手机、家用电子设备等充穿戴式设备、手机、家用电子设备等充电电好用、易用：充电过程可控、可视好用、易用：充电过程可控、可视化化柔性磁电柔性磁电65WPD产品主要特点产品主要特点支持多厂家协议、多种类型的设备充电；包括手机、笔记本电脑、穿戴设支持多厂家协议、多种类型的设备充电；包括手机、笔记本电脑、穿戴设 备备等等支

23、持远程升支持远程升级级充电效率高，过压、过流、短路、过温、过功率保充电效率高，过压、过流、短路、过温、过功率保护护有系列化的充电产品：（根据自有变压器产品型号来选择有系列化的充电产品：（根据自有变压器产品型号来选择）1、20W40W3、4065W2、65W-100W4、100-150WPCBA尺寸：尺寸：50*30*22其他案例产品其他案例产品柔性磁电初步柔性磁电初步240W工业电源（产品图片工业电源（产品图片）160*55*1.6mm柔性磁电初步柔性磁电初步240WLED电源产品介绍：电源产品介绍：DCDC级功率变换采用了我公司高效率、低成本的通用型级功率变换采用了我公司高效率、低成本的通用

24、型ACDC平面变压平面变压器器90264Vac全球范围输入电全球范围输入电压压配置了完善的配置了完善的EMI滤波电滤波电路路具有主动具有主动PFC功功能能输入端配置了高压输入端配置了高压BUCK辅助供电电辅助供电电源源保护功能：短路、过载、时序启动控制（上电、下电阶段保护功能：短路、过载、时序启动控制（上电、下电阶段）应用方案应用方案-工业电源工业电源较宽的工作温度范围较宽的工作温度范围（-25+55）全电压输入范围、全负载范围达到高效率（满载效全电压输入范围、全负载范围达到高效率（满载效率率95%/230Vac，满载效率满载效率93%/115Vac）薄型设计薄型设计，PCB板上高度板上高度2

25、0mm采用无风扇、采用无风扇、PCB板上无散热器设计，底部传导散板上无散热器设计，底部传导散热热应用方案应用方案-工业电源工业电源柔性磁电初步柔性磁电初步360W工业电源（产品图片工业电源（产品图片）柔性磁电初步柔性磁电初步240WLED电源产品介绍：电源产品介绍：电气类型：隔离电源（适用于电气类型：隔离电源（适用于类类、类灯具）类灯具）。功能说明：无频闪单电压系列功能说明：无频闪单电压系列。产品特性产品特性：主动式功率因素校正设计，高性能、高效率、低主动式功率因素校正设计，高性能、高效率、低THD。照明领域：室内办公照明、装饰照明、商照照明、家居照明照明领域：室内办公照明、装饰照明、商照照明

26、、家居照明。质保质保：3年年（Tc80，参照质保说明）参照质保说明）。产品主要特点：产品主要特点：转换效率转换效率高高散热性能散热性能好好结构紧凑，安装方结构紧凑，安装方便便低纹波和噪声低纹波和噪声带自动恢复的超温保护带自动恢复的超温保护应用方案应用方案-工业电源工业电源产品主要特点：产品主要特点：转换效率转换效率高高散热性能散热性能好好结构紧凑，安装方结构紧凑，安装方便便可生产性可生产性强强功功率率输入电输入电压压输出电输出电压压（V）输出电输出电流流（A）效效率率（%）PFPFIPIP等等级级60WAC200-240V12590%0.95IP68242.590%0.95100WAC200-240V128.3390%0.95244.1690%0.95柔性磁电工业柔性磁电工业60W、100W防水电源防水电源谢谢观看