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平面變壓器的結構以及優點

發布時間:2021-10-11   瀏覽次數:114返回

平面變壓器的結構

平面變壓器沒有漆包線繞組,而是在印刷電路板上蝕刻出一條扁平連續的銅螺旋線,然后堆疊在磁芯上。

平面變壓器適用于高頻功率轉換器的原因是平面變壓器具有以下主要特性:

1)造型低,能量密度高,體積大大縮??;它的厚度比常規變壓器小得多,適合表面安裝裝配。

2)損耗性低,繞組采用銅箔層構成,整個變壓器可以做成扁平狀,減少了集膚效應的損耗。

3)漏電感低,一般小于0.2%(預估值),所以電磁干擾(EMI)輻射低,基本不受外界EMI影響。

與常規變壓器相比,PCB技術更容易實現加工,因此有利于提高變壓器繞組的一致性。此外,繞組的幾何形狀和寄生特性受限于PCB制造公差之類(通常很小)。平面變壓器的另一個優點是它們提高了熱性能,與傳統變壓器相比,平面鐵芯的熱阻更小。

平面變壓器的特性并不都是優點。平面變壓器的一次繞組和二次繞組之間的距離小,儲存的磁能也少,所以漏感也很??;然而,初級和次級側的寄生電容變得更大。此外,印刷電路板繞組的可再現特性是以增加鐵芯繞組窗口中絕緣材料的比例為代價的,這降低了銅填充系數并限制了線圈匝數。


平面變壓器的優點:

(1)電流分布均勻

典型平面變壓器的次級繞組有幾個并聯的線圈。每個次級繞組與同一個初級繞組耦合。因此,次級電流產生的安培匝數等于初級繞組產生的安培匝數(忽略勵磁電流)。這個特性對于并聯整流器電路特別有用。繞組電流分布相等,不會影響并聯整流電路中的其他元件。

(2)高電流密度

平面變壓器具有出色的溫升特性設計。由于這些特性,它可以在小封裝體積內實現高電流密度。由于其結構特點,全都滿足高頻電流的工作特性,因此適用于高頻場合。

(3)效率高

低漏電感使其具有快速開關時間和低交叉損耗,從而實現高效率。由于二次繞組和一次繞組接觸緊密,這種變壓器耦合系數高,所以效率高、損耗很小。

(4)高功率密度

由于平面變壓器元件體積小,具有優異的散熱特性,可以與相關半導體器件和電感緊密封裝,實現的電流密度可達30A/模塊。

(5)成本低

整個變壓器由少量相關的廉價部件組成,組裝很方便。PCB早期開發成功后,采用印制加工的方式,所以整個變壓器的成本很低。

(6)連接件成本低

由于它的漏電感小,開關損耗低,所以它所連接的部件上的應力減小了。因此,與其連接的組件可以使用成本較低的功率元件。

(7)良好的散熱特性

平面變壓器是一種表體面積比很高、熱通道很短的元器件。這種結構有利于散熱。初級繞組和次級繞組之間的匝間損耗小,磁芯的功率損耗小,因此可以實現高磁通密度。它可以在-400C~1300C之間工作。

(8)低漏電感

繞組和繞組之間的良好耦合,就能讓繞組匝之間的漏電感保持在最小值。從輸出端到輔助部件的連接線短而緊,因此繞組上的漏電感最小。漏電感小意味著變壓器的EMI指標更好,對開關電源器件的損傷最小。

(9)優良的高頻特性

在此之前,當變壓器高頻運行時,會增加開關損耗、使變壓器過熱。平面變壓器的出現解決了這些問題。平面變壓器可以提供一個經濟又良好的變壓器模塊。它可以在100千赫到2000千赫之間工作。

(10)結構簡單,適合表面安裝

平面變壓器由少量的元件和最少的繞組組成,這個模塊特別適合自動化裝配,其外形注定適合表面貼裝和大規模流水線生產。

(11)外形低適合整機小型化

平面變壓器中使用的磁芯較小,以扁平的形式布置在變壓器的表面。每個磁芯單元的形狀在8毫米~32毫米的范圍內,這使得它具有許多獨特的優勢。

(12)絕緣強度高

平面變壓器很容易根據要求的厚度、層度,用絕緣膜或絕緣材料對變壓器的介質絕緣進行絕緣,以滿足要求的技術要求。

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