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平面变压器的结构以及优点

发布时间:2021-10-11   浏览次数:51返回

平面变压器的结构

平面变压器没有漆包线绕组,而是在印刷电路板上蚀刻出一条扁平连续的铜螺旋线,然后堆叠在磁芯上。

平面变压器适用于高频功率转换器的原因是平面变压器具有以下主要特性:

1)造型低,能量密度高,体积大大缩小;它的厚度比常规变压器小得多,适合表面安装装配。

2)损耗性低,绕组采用铜箔层构成,整个变压器可以做成扁平状,减少了集肤效应的损耗。

3)漏电感低,一般小于0.2%(预估值),所以电磁干扰(EMI)辐射低,基本不受外界EMI影响。

与常规变压器相比,PCB技术更容易实现加工,因此有利于提高变压器绕组的一致性。此外,绕组的几何形状和寄生特性受限于PCB制造公差之类(通常很小)。平面变压器的另一个优点是它们提高了热性能,与传统变压器相比,平面铁芯的热阻更小。

平面变压器的特性并不都是优点。平面变压器的一次绕组和二次绕组之间的距离小,储存的磁能也少,所以漏感也很小;然而,初级和次级侧的寄生电容变得更大。此外,印刷电路板绕组的可再现特性是以增加铁芯绕组窗口中绝缘材料的比例为代价的,这降低了铜填充系数并限制了线圈匝数。


平面变压器的优点:

(1)电流分布均匀

典型平面变压器的次级绕组有几个并联的线圈。每个次级绕组与同一个初级绕组耦合。因此,次级电流产生的安培匝数等于初级绕组产生的安培匝数(忽略励磁电流)。这个特性对于并联整流器电路特别有用。绕组电流分布相等,不会影响并联整流电路中的其他元件。

(2)高电流密度

平面变压器具有出色的温升特性设计。由于这些特性,它可以在小封装体积内实现高电流密度。由于其结构特点,全都满足高频电流的工作特性,因此适用于高频场合。

(3)效率高

低漏电感使其具有快速开关时间和低交叉损耗,从而实现高效率。由于二次绕组和一次绕组接触紧密,这种变压器耦合系数高,所以效率高、损耗很小。

(4)高功率密度

由于平面变压器元件体积小,具有优异的散热特性,可以与相关半导体器件和电感紧密封装,实现的电流密度可达30A/模块。

(5)成本低

整个变压器由少量相关的廉价部件组成,组装很方便。PCB早期开发成功后,采用印制加工的方式,所以整个变压器的成本很低。

(6)连接件成本低

由于它的漏电感小,开关损耗低,所以它所连接的部件上的应力减小了。因此,与其连接的组件可以使用成本较低的功率元件。

(7)良好的散热特性

平面变压器是一种表体面积比很高、热通道很短的元器件。这种结构有利于散热。初级绕组和次级绕组之间的匝间损耗小,磁芯的功率损耗小,因此可以实现高磁通密度。它可以在-400C~1300C之间工作。

(8)低漏电感

绕组和绕组之间的良好耦合,就能让绕组匝之间的漏电感保持在最小值。从输出端到辅助部件的连接线短而紧,因此绕组上的漏电感最小。漏电感小意味着变压器的EMI指标更好,对开关电源器件的损伤最小。

(9)优良的高频特性

在此之前,当变压器高频运行时,会增加开关损耗、使变压器过热。平面变压器的出现解决了这些问题。平面变压器可以提供一个经济又良好的变压器模块。它可以在100千赫到2000千赫之间工作。

(10)结构简单,适合表面安装

平面变压器由少量的元件和最少的绕组组成,这个模块特别适合自动化装配,其外形注定适合表面贴装和大规模流水线生产。

(11)外形低适合整机小型化

平面变压器中使用的磁芯较小,以扁平的形式布置在变压器的表面。每个磁芯单元的形状在8毫米~32毫米的范围内,这使得它具有许多独特的优势。

(12)绝缘强度高

平面变压器很容易根据要求的厚度、层度,用绝缘膜或绝缘材料对变压器的介质绝缘进行绝缘,以满足要求的技术要求。

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