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平面变压器的特点及优点介绍_平面变压器结构图

2018年02月08日 10:32 网络整理 作者: 用户评论(0

  一、平面变压器简介

  平面磁芯开发成功,可实现平面化的变压器设计。由于平面变压器要求磁芯、绕组是平面结构,所以应该采用多层PCB绕组。现在,已有许多公司开发出了平面变压器,Pulse公司开发出了平面磁性元件,以色列佩顿公司Payton已开发了PlaneTIcs平面变压器,功率由5W到20KW、频率自20KHz到2MHz,效率通常可达98%,是电信、电焊机、计算机和外设、网络、医疗电子、工业控制、安全系统和电子设备的理想选择。

  平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于铁芯及线圈绕组。平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯,通常是由高频功率铁氧体材料制成,在高频下有较低的磁芯损耗;绕组采用多层印刷电路板迭绕而成,绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容,可满足谐振电路的设计要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽,可抑制射频干扰。

平面变压器的特点及优点介绍_平面变压器结构图

  二、平面变压器主要特点

  (1)高电流密度。平面变压器的导线实际上是一些平面的导体,因而电流密度大。

  (2)高效率。效率可达98%~99%。

  (3)低漏感。约为初级电感的0.2%。

  (4)热传导好。热通道距离短,温升低。

  (5)低EMI辐射。良好的磁芯屏蔽可使辐射降到很低。

  (6)体积小。采用了小型磁芯可相应减小体积。

  (7)参数可重复性好。因为绕组结构固定、容易预先加工,所以参数稳定。

  (8)工作频率范围宽。频率可从50 kHz~2 MHz。

  (9)工作温度范围宽。工作温度为-40 ℃~130 ℃。

  (10)绝缘性好。平面变压器由导电电路与绝缘片互相重叠构成,从而保证绕组之间、初—次级及次—次级间可达4kV绝缘隔离。

平面变压器的特点及优点介绍_平面变压器结构图

  三、平面变压器的性能

  这种结构的变压器体积小,高度有8mm和12mm两种。绕线匝数大大少于传统的变压器,结构更紧凑,磁耦合大大优于传统的变压器,漏抗小于0.2%,所以它可以在更高的频率下工作,有利于电源转换效率的提高。紧密的磁芯的几何形状限制了热点的产生,降低了热耗,因此允许更高的能量密度。同时本身的散热条件大大优于传统的变压器。所以平面变压器的体积、重量大大降低,而效率更高。更重要的是,它为开关电源中开关变压器提供了一个通用的选择,省去了复杂的计算、选料和变压器绕制过程。它在简化和优化设计的,还同时缩小了体积,降低了成本。所以平面变压器非常适合应用在低压(1~60V 、大电流(30A/每磁芯)的开关电源或逆变电源的设计中,对变压器的拓扑结构没有限制。

  四、平面变压器的结构原理

  平面变压器通常有2个或2个以上大小一样的柱状磁芯(图a)。现以2个磁芯的平面变压器为例介绍其结构。每个磁芯柱在对角线上的两角都用铜皮连接,铜皮在通过磁芯柱时紧贴磁芯内壁(图b)。两个磁芯并排放置,相邻的两角用铜皮焊接起来,在一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮用一片铜皮焊接在一起,这里就是平面变压器次级线圈的中心,如果在这里引出抽头,就是次级线圈的中心抽头;在另一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮就是平面变压器次级线圈的两端(图c)。

平面变压器的特点及优点介绍_平面变压器结构图

  这样就基本构成一个平面变压器的主体部分。它的次级线圈只有1匝,而且可以带有中心抽头。一个完整的平面变压器还有一个预置的储能电感(1.4mH@500kHz,DC20A),它的一端常接在中心抽头上,上、下各有一片固定铜板,它们将磁芯和滤波电感夹在中间,同时作为整流电源的两极(图d)和散热板(使用中还要根据功率的大小加装散热板)。

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( 发表人:姚远香 )

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