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特征和平面变压器_平面变压器结构图的优点

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特征和平面变压器_平面变压器结构图的优点


1.平面变压器简介

平面磁芯的研制成功,可以实现平面变压器的设计。由于变压器需要磁芯和绕组是平面结构的平面,多层PCB绕组应adopted.Now,许多公司已经开发出平面变压器,脉冲,该公司开发出了平面磁性元件,以色列佩顿佩顿公司已开发出Planetics平面变压器,功率为5 w至20千瓦,自20 KHZ和2兆赫频率,效率可达到98%,通常是电信,电焊机,计算机和外围设备,网络,医疗电子,工业控制,安全系统和选择电子设备。

平面变压器和传统变压器的最大区别是铁芯和线圈winding.Planar变压器采用小尺寸的E型,RM型或环型铁氧体磁芯,其通常与高频功率由铁氧体材料制成,并具有低的芯高频损耗。绕组是由多层印刷电路板,并且所述绕组或铜件重叠在平面上的高频铁芯上以形成所述变压器的磁路。这种设计具有低的直流铜电阻,低漏电感和分布电容,可满足谐振电路的设计要求。而且,由于磁芯的良好的磁屏蔽,射频干扰可以被抑制。


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2.平面变压器的主要特点

(1)电流密度大。平面变压器的导体实际上是一些平面导体,因此电流密度较大。

(2)效率高。效率可达98% ~ 99%。

(3)低泄漏。约为一次电感的0.2%。

(4)良好的热传导。短距离热通道和低的温升。

(5)电磁干扰低。良好的核心屏蔽可以将辐射降低到很低。

(6)体积小。使用小磁芯可以减少体积。

(7)参数重复性好。由于绕组结构固定,且易于提前加工,故参数稳定。

(8)宽工作频率范围。的频率范围在50kHz至2MHz。

(9)工作温度范围广。工作温度为40℃~ 130℃。

(10)绝缘良好。的平面变压器由导体电路和绝缘片彼此重叠的,以便确保绕组,初级和次级和次级之间4kV的绝缘隔离。

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3.平面变压器性能

这种结构的变压器体积小,高度分别为8mm和12mm。绕组的数量远低于传统的变压器,结构更紧凑,比传统的磁耦合变压器,漏泄电阻小于0.2%,所以它可以工作在更高的频率,这有利于提高功率转换效率。紧凑的核心几何形状限制热点和减少热量消耗,从而允许更高的能量密度。同时,其本身的热状态也比传统变压器要好得多。因此,大大降低了平面变压器的体积和重量,提高了效率。更重要的是,它为开关电源中的开关变压器提供了一种通用选择,节省了复杂的计算、选材和变压器绕组过程。它简化和优化设计,同时减少体积和成本。因此,平面变压器非常适合于低压(1 ~ 60V,大电流(30A/芯)的开关电源或逆变电源的设计,并且对变压器的拓扑结构没有限制。


4.平面变压器的结构原理

平面变压器通常具有平面变压器的具有两个磁芯.The结构引入作为一个例子相同的尺寸(图A)的两个或两个以上的圆柱形芯。每个芯柱的两个对角角是由附着在芯部的内壁,因为他们通过所述芯柱(图B)。二磁芯是由并排放置的铜片连接时,两个相邻的角焊接用铜片在一起。上的磁芯的外表面上的两个角落的铜片用一块铜片焊接在一起。这是平面变压器次级线圈的中心。在两个角度的铜薄片上的其他芯的外表面中的一个是平面变压器次级线圈(图C)的两个端部。

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这基本上构成了平面变压器的主要部分。它的次级只有一个旋转,可以有一个中央水龙头。储能电感的一个完整的平面变压器和预设(1.4 mH @ 500 KHZ, DC20A),它通常满足中心抽头,结束的时候上下各有一个固定的铜,他们将核心和滤波电感夹在中间,同时整流电源的两极(d)和冷却板(用于添加冷却板根据权力的大小)。


5.平面变压器分类  

(1)PCB式变压器,印刷电路板PCB线圈骨架式变压器可以消除,增加散热面积,减少涡流损失由于集肤效应和邻近效应在高频率,提高电流密度,电流密度可达20 /毫米,大功率和简单的过程。而PCB的窗口利用率较低,只有0.25~0.3,传统变压器的窗口利用率为0.4,体积也较大。PCB变压器的功率可达20kW,频率可达兆赫级。采用脉冲平面技术。多层PCB夹在磁芯之间。薄而高效的铁氧体平面变压器基底面积小,高度只有7.4mm。

(2)薄膜变压器。薄膜变压器是具有磁性薄膜开发了一种层压微型变压器。他们中的大多数使用金属磁性材料,如坡莫合金,硅铁铝和非晶合金。主要是因为他们有高BS和高渗透性。Tsuijimotl等。用过的条带变压器(铜厚35μm,长34毫米,宽3mm)与绝缘膜(厚100米),无定形CoNbZr膜(1.8米),以形成具有在高频率可控输出电压的膜变压器 - 针孔型变压器,和还由具有厚度210 m.It的是由10μm厚CoZr中非晶膜的两层,为5V,0.3A,1MHz的开关电源,77.5%的铁素体材料(主要是锰锌系列)的一个芯片的变压器也可以做成成的薄膜变压器,但它难以使利用常规方法的合适的微磁性膜,所以可以开发出一种新的成膜技术的需求。目前,PVD,CVD和其它沉积技术主要用于在国外,例如化学蚀刻,激光烧蚀,低温涂层通过光照射和其它成膜技术。微型变压器通过山口K等人设计并制造具有仅2.4毫米的面积*3.1毫米,其效率可在10MHz达到67%。 

厚膜变压器,是克服厚膜变压器导体电阻中的缺陷。采用厚膜技术在氧化铝上下表面印刷一次绕组和二次绕组。当输出功率为75W,频率为2MHz时,由铁氧体构成的平面变压器的效率为85%。厚膜工艺生产的平面变压器效率普遍较低,因此寻求进一步的技术来完善厚膜工艺是实现平面变压器高频集成的关键。

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6.平面变压器的优点

与传统的变压器相比,磁芯的尺寸大大减小,尤其是高度大大降低。该特征具有在空间的限制,其可以成为许多电设备优选的磁性元件的情况下相当大的吸引力,动力设备。平面变压器结构的优点也带来许多优势,其电气特性:高功率密度,高效率,低泄漏,散热性好,成本低,等等。


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平面变压器的电源7.应用

(1)在合理布局和控制电路的基础上,采用表面粘贴技术节省空间,采取更有效的措施避免传统大容量高频电源变压器所占用的有限空间。

(2)工作环境温度高。相对于其它整流模块- 25℃~ + 50℃工作环境,

该模块可在-25℃〜+ 70℃的环境下工作,以满足一些恶劣条件的需求。因此,正常工作时,该模块内部的温度上升会更高,这需要变压器承受高温。

(3)模块要求高EMI、噪声等指标。需要采取实际措施来改进这些方面。

(4)体积小,并且模块的高效率间接所需要的模块的热损失小。


鉴于上述要求,与平面变压器,平面变压器是优选的变压器设计的优点结合起来。的平面变压器具有小体积结构的情况下,这是非常适合用于开关电源具有低电压,大电流下的高电流密度和低的漏电阻。应当指出的是,由于传统的变压器是围绕铁氧体芯圆柱形绕线,高频电流集中在导线(趋肤效应),这将降低有效导电性的表面附近。在平面变压器中,“绕组”是在铜上涂覆的电路板的平坦的传导导线。平坦的几何形状以更高的开关频率降低的趋肤效应的损失。因此,铜导体的表面导电率,可以最有效地使用,并且效率比传统的高。