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平面变压器的选型原则_平面变压器的应用

2018年05月09日 15:02 网络整理 作者: 用户评论(0

  平面变压器的选型原则

  1、根据输出电压的大小来选用相应型号的电力变压器平面变压器

  2、根据输出电流的大小来确定并联的平面变压器个数

  3、根据输入输出电压的电力变压器大小来确定变比和原边线圈的匝数。

  例如,开关电原输出电压5V,输出电流150A。选用5V系列的平面变压器FTI-12 X 2A-XX。如果用FTI-12 X 2A-1A,就需要5个并关;如果用FTI-12 X 2A-5A(实际就是由5个FTI-12 X 2A-1A并联构成),只需要1个。

  此外,实际应用中还需要知道平面变压器的变化和原边线圈的匝数。变比可用下面公式进行计算:

  变比=K X N X P:1

  式中,K是系数。当平面变压器的输出是通过中心抽头时,K=0.5;平面变压器无中心抽头时,K=1。N是并联的平面变压器单元个数。P平面变压器原边匝数。

  上面的例子中,如果输出平面变压器使用中心抽头,输入的直流电压为150V,变比可定为10:1,则原边匝数P=10/(0.5X5)=4。如果输入的直流电压为300V,变比可定为201,则原边匝数P=20/0.5X5=8。由此可见平面变压器的原边绕组的匝数通常是很少的。

平面变压器的选型原则_平面变压器的应用

  平面变压器的分类

  1、PCB型变压器

  印刷电路PCB(printedcircuitboard)型变压器可省去绕组骨架,能增大散热面积,能减小在高频工作时由集肤效应和邻近效应所引起的涡流损耗,也能增大电流密度,其电流密度最高可达20A/mm,功率大,工艺简单。但用PCB,窗口利用率低,仅为0.25~0.3,传统变压器的窗口利用率为0.4,其体积也较大。PCB型变压器其功率可高达20kW,频率可达兆赫数量级。采用pulse的平面技术,多层PCB夹在磁芯之间,薄型高效铁氧体平面变压器,其底部面积小,高度只有7.4mm,工作频率为150~750kHz,工作温度为-400~1300。

  2、厚膜变压器

  厚膜变压器是为了克服薄膜变压器中导体电阻大的缺陷而提出的。以氧化铝作基体,采用厚膜工艺,在其上、下表面各印制了初级和次级绕组,用铁氧体制作的平面变压器在2MHz,输出功率为75W时,效率达85%。厚膜工艺制造出的平面变压器效率一般较低,因此寻求更进一步的工艺技术以完善平面变压器制造的厚膜工艺是实现平面变压器高频集成化的关键。

  3、薄膜型变压器

  薄膜型变压器是一种用磁性薄膜研制的叠层微型变压器,采用薄膜后高度低于1mm,工作频率超过1MHz,其体积小,易于集成,但只适用于小功率情况。它们绝大多数采用金属磁性材料,如坡莫合金、铁硅铝和非晶合金。主要是因为它们有高BS和高磁导率。Tsuijimotl等人用带式(铜厚35μm,长34mm,宽3mm)加以绝缘膜(厚100μm),非晶CoNbZr膜(1.8μm)构成一种能在高频下输出电压可控的薄膜变压器——针孔型变压器,还制成了厚度为210μm的片式变压器。它是采用两层10μm厚的CoZr非晶薄膜做成的,用于5V、0.3A、1MHz的开关电源,77.5%铁氧体材料(以MnZn系为主)也可以制成薄膜型变压器,但用常规的方法很难制出合适的微型磁膜,故需开发新的成膜技术。目前国外主要采用PVD、CVD等沉积技术配合化学蚀刻,激光烧蚀法、光照射低温镀膜法等成膜技术。YamaguchiK等设计制作的微型变压器,其面积只有2.4mm×3.1mm,在10MHz时效率可达67%。

  4、亚微米型变压器

  亚微米变压器是利用化学法合成,采用低温(900℃)烧结的NiCuZn铁氧体为介质材料,以Ag为内电极,用流延和丝网印刷技术的方法制备而成的,其体积小、质量轻、易于集成、工艺简单。两种片式亚微米型变压器,外形尺寸分别为2.1cm×2.1cm×1mm和8mm×8mm×1mm,设计变压比分别为6和4,工作频率为1~10MHz。亚微米型平面变压器结构新颖,改变了传统变压器的结构特征,将变压器原边和副边绕组采用丝网印刷技术烧制在铁氧体材料中,外型类似表贴的集成电路器件。对亚微米型平面变压器的电气性能测试表明:①空载情况下,变压比先随着输入电压的增加而增大,而后随着输入电压的增加而减小,范围内达到最大值。另外,变压比随着输入信号频率的增加而增大。②在一定输入频率和电压情况下,输出功率随负载的增大先升高再降低,存在一个输出功率最大的负载电阻值。③在一定输入电压和输出负载的情况下,随着输入电压频率的增加,变压器的变压比逐渐增大,当输入电压频率高于某一临界值后,变压比基本保持不变。波形畸变程度随着输入电压频率的增加而减小。④在一个固定输入频率下,存在一个饱和负载电阻值,当负载电阻值小于饱和负载电阻值时,则变压器的输出电压随负载增大而增大,但当负载电阻值大于饱和负载电阻值时,输出电压的变化很小或基本保持不变。随着频率的升高饱和负载电阻值逐渐增大。在负载电阻值等于饱和负载电阻值时,变压器的变压比基本不随输入电压的变化而变化,但随着输入电压的升高,输入输出电压的波形畸变程度增强。

平面变压器的选型原则_平面变压器的应用

  平面变压器的结构特点

  1)铜箔式平面变压器,这种方式是利用铜箔作绕组,折叠成多层线圈,适合于制造低压、大电流的变压器;

  2)多层印刷板式平面变压器,这种变压器是采用印刷电路板制造工艺,在多层板上形成螺旋式线圈,适合于制造性能比较稳定的中小功率的变压器。

  平面变压器优势

  平面变压器与常规变压器相比,磁芯尺寸大幅度缩小,特别是高度缩小最大。这一特色对电源设备中在空间受到严格限制的场合下具有相当大的吸引力,从而可成为许多电源设备中首选的磁性元件。平面变压器结构上的优势,也为它的电气特性带来了许多优点:功率密度高,效率高,漏感低,散热性好,成本低等。

平面变压器的选型原则_平面变压器的应用

  平面变压器的应用

  平面变压器从问世到现在短短的10多年间已经在通信、笔记本计算机、汽车电子、数码相机和数字化电视等方面得到了广泛的应用。如采用平面变压器制成的5~60W功率范围的DC-DC变换器,已应用于电信系统插卡式板上电源。由于汽车中特殊的电气和机械环境,对变压器设计和工艺提出更严格的要求。平面变压器应用于氙弧灯镇流器的DC-DC变换器,已经在中档轿车中使用。其次,宽带传输应用的平面变压器,也显示了良好的发展前景。除此以外,平面变压器的产品品种已涉及到常规的铁氧体磁芯变压器的各个方面,如功率变压器、带宽变压器和阻抗匹配变换器等。由于其一致性好、体积小等特性使其特别适用于在内部空间小,对节能和散热要求苛刻的电子设备中使用。在国防、航空、航天等对重量和稳定性要求极高的领域,平面变压器的应用也将会给系统的小型化开拓一个崭新的局面。

  总之,小型化、平面化的电感铁氧体元件将更加引起人们应用的兴趣,相信在某些高技术领域里,平面变压器将很快取代传统变压器,并逐步实现规模化生产。

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( 发表人:姚远香 )

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