平面變壓器介紹

2021-04-12 08:24:46 字數 1504 閱讀 5525

平面磁芯開發成功,可實現平面化的變壓器設計。由於平面變壓器要求磁芯、繞組是平面結構,所以應該採用多層pcb繞組。現在,已有許多公司開發出了平面變壓器,pulse公司開發出了平面磁性元件,以色列佩頓公司 payton已開發了planetics平面變壓器,功率由5w到20kw、頻率自20khz到2mhz,效率通常可達98%,是電信、電焊機、計算機和外設、網路、醫療電子、工業控制、安全系統和電子裝置的理想選擇。

平面變壓器的特點是高頻,低造型,高度很小而工作頻率很高。

變壓器是電源中的乙個關鍵元件。傳統的變壓器通常由鐵氧體磁芯及銅線圈構成,體積龐大而且容易產生電磁干擾。平面變壓器(planar transformer)可有效地解決體積及高頻問題。

平面變壓器與傳統的變壓器相比最大的區別在於鐵芯及線圈繞組。平面變壓器採用小尺寸的e型、rm型或環型鐵氧體磁芯,通常是由高頻功率鐵氧體材料製成,在高頻下有較低的磁芯損耗;繞組採用多層印刷電路板迭繞而成,繞組或銅片迭在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁迴路。這種設計有低的直流銅阻、低的漏感和分布電容,可滿足諧振電路的設計要求。

而且由於磁芯良好的磁遮蔽,可抑制射頻干擾。

平面變壓器與傳統的變壓器相比主要有以下特點:

(1)高電流密度。平面變壓器的導線實際上是一些平面的導體,因而電流密度大。

(2)高效率。效率可達98%~99%。

(3)低漏感。約為初級電感的 0.2% 。

(4)熱傳導好。熱通道距離短,溫公升低。

(5)低emi輻射。良好的磁芯遮蔽可使輻射降到很低。

(6)體積小。採用了小型磁芯可相應減小體積。

(7)引數可重複性好。因為繞組結構固定、預先加工好,所以引數穩定。

(8)工作頻率範圍寬。頻率可從50 khz~ 2 mhz。

(9)工作溫度範圍寬。工作溫度為 -40 ℃~ 130 ℃。

(10)絕緣性好。平面變壓器由導電電路與絕緣片互相重迭構成,從而保證繞組之間、初— 次級及次—次級間可達4 kv絕緣隔離。

2 平面變壓器在開關電源中的運用

除了合理布局和控制電路採用了表面貼工藝來節省空間外,還採取了更有效的措施來避免傳統體積較大的高頻功率變壓器占用有限的空間。

(2) 工作環境溫度高。相對於其它整流模組 -25 ℃ ~ +50 ℃ 的工作環境,

該模組能工作在 -25 ℃ ~ +70 ℃ 的環境中,以滿足一些惡劣條件的需求。因此,正常工作時,模組內部溫公升會更加高,要求變壓器能承受高溫。

(3) 該模組的emi、雜音等指標要求高。要求有切實的措施來改進這些方面。

(4) 模組體積小,效率高,間接要求模組的熱損耗小。

鑑於以上的幾點要求,結合平面變壓器的優點,在變壓器設計方案中優先考慮採用平面變壓器。在結構體積很小的情況下,平面變壓器的電流密度高,漏抗小,非常適合低電壓大電流的開關電源。應該注意的是,由於常規變壓器都是將圓柱形導線纏繞在鐵氧體磁芯上,高頻電流集中在導線表面的附近(趨膚效應),會降低有效傳導性能。

而在平面型變壓器裡,其「繞組」是做在敷銅印製電路板上的扁平傳導導線。扁平的幾何形狀降低了開關頻率較高時趨膚效應的損耗。因此,能最有效地利用銅導體的表面導電性能,效率要比傳統的高。

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