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平面变压器的分类及其特点 让你了解它
来源:中企网   发布时间:2019-07-10 12:50

  各位朋友们有听说过平面变压器吗?平面变压器是最近几年才流行开来的,那么,大家想不想了解它呢?接下来,我们就为大家分享相关的内容,一起来看看平面变压器的分类及其特点。

平面变压器的分类及其特点 让你了解它

  平面变压器的分类及其特点 让你了解它

  一、平面变压器的分类

  平面变压器按设计制作工艺的不同,可分为印刷电路(PCB)型,厚膜型、薄膜型、亚微米型4种,今天重点讲述的是PCB型平面变压器!

  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。

平面变压器的分类及其特点 让你了解它

  平面变压器的分类及其特点 让你了解它

    二、平面变压器的结构特点是什么?

  答:平面变压器和传统的高频变压器最大的不同就在于它基本上不使用铜线来绕制,它的内部不存在传统的骨架。它线包的制作通常有两种方式:

  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。

    三、平面变压器的技术优点还有哪些?

  (1)电流分配均等

  典型的平面变压器副边绕组有若干个并联的线圈。每个副边绕组都和同一个原边绕组相藕合。所以,副边电流产生的安匝数与原边绕组产生的安匝数相等(忽略励磁电流)。这种特性对并联整流电路特别有用。绕组电流分配均等,在并联整流电路中就不影响其他元件。

  (2)电流密度高

  平面变压器有极好的温升特性设计。因为这些特性,所以它能在很小的封装体积内达到很高的电流密度,由于它的结构特点,完全满足高频电流的工作特性,所以适合在高频率的场合使用。

  (3)高效率

  低漏电感,使它能具有很快的开关时间,很低的交叉损耗,就能使它达到很高的效率。这种变压器副边绕组和原边绕组间因为接触非常紧密,就具有很高的耦合系数,所以它的效率高、损耗很小。

  (4)功率密度很高

  因为平面变压器元件的尺寸很小,它具有极好的温度耗散特性,所以能和有关点半导体器件和电感紧密地封装在一起,实现的电流密度可做到30A/模块。

  (5)低成本

  整个变压器是由少量有关的廉价元件组成,加上组装又很方便,PCB板的前期开发成功以后是采用印制加工方法,所以整体变压器的成本是很低。

  (6)连接部件成本低廉

  由于它的漏电感很小,开关损耗很低,加在和它相连接部件上的应力减少。因此和它连接的部件能使用成本较低的功率元件。

  (7)热耗散特性好

  平面变压器是具有很高的表体面积比、很短的热通道的元器件。这种结构有利于散热。原边和副边绕组之间的匝间损耗很小,磁芯的功率损耗较小,所以它能做到高磁通密度。它可在-400C~1300C之间工作。

  (8)泄漏电感低

  绕组和绕组之间的良好耦合,就能使绕组匝间的漏电感保持在最小值。输出端到辅助部件的连线很短而且是紧配合,所以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,对开关功率器件的损害最小。

  (9)高频特性极佳

  在这之前,当变压器运行在高频时会使开关损耗增大和使变压器过热。平面变压器的出现,使这些问题得以解决。平面变压器能做到提供一种既经济又好的变压器模块。它可工作在100KHz~2000KHz之间。

  (10)结构简单适宜表贴

  平面变压器是由少量部件和最少的绕组构成的,这种模块在自动化装配中特别适用,而且它的外形天生就注定它适合表面贴装及大规模的流水线生产。

  (11)外形低宜于整机小型化

  在平面变压器中所用的磁芯较小,它是以一种扁平的形态排列在变压器的表面上。每一磁芯单元外形在8mm~32mm范围内,这就使得它具有了很多独有的优点。

  (12)绝缘强度高

  平面变压器很容易使用绝缘簿膜或是绝缘材料对变压器的介电绝缘按要求的进行层数、厚度进行绝缘从而达到所需的技术要求。

  平面变压器的分类及其特点的内容就为各位朋友们整理到这里了,看完上面的内容之后,相信各位朋友们一定收获非常的多吧,总之,希望上文可以帮助到大家。

  责任编辑:能源网
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