平面變壓器在開關電源中的技能優勢

平面變壓器在開關電源中的技能優勢
1 平面變壓器的特性研討
如前所述，平面變壓器的長處首要會集在較低的漏感值和溝通阻抗。真空油罐式變壓器繞組問的空隙越大意味著漏感越大，也就發生更高的能量丟失。平面變壓器運用銅箔與電路板間的嚴密結合，使得在相鄰的匝數層間的空隙十分的小，因而能量損耗也就很小了
在平面型變壓器裡，其“繞組”光界科技有限公司高頻變壓器是做在印製電路板上的扁平傳導導線或是直接用銅泊。扁平的幾許形狀下降了開關頻率較高時趨膚效應的損耗，也即是渦流損耗。因而，能最有效地運用銅導體的表面導電功能，效率要比傳統變壓器高得多。圖1給出了一個平面變壓器的剖面圖，而且運用兩層繞組間間隔的不一樣，而獲得在不一樣空隙下的漏感和溝通阻抗值。
但是，容性效應在平面變壓器中是十分重要的，在印製電路板上嚴密繞製的導線使得容性效應十??分的明顯。而且絕緣材料的挑選對容性值也有著十分大的影響，絕緣材料的介電常數越高，變壓器的容性值越高。而容性效應會引起EMI，由於從初級到次級的繞組中只要容性迴路的繞組傳達這種攪擾。為了驗證，筆者做了一個試驗，在銅導線的空隙添加O． 2mm的情況下，而電容值就削減了20％。因而，光界科技有限公司假如需求一個對比低的電容值，則必須在漏感和電容值之間做出一個折中的挑選。
　　2 刺進技能
刺進技能是指在安置變壓器原、副邊繞組時，新北 高頻變壓器使原邊繞組與副邊繞組替換放置，添加原、副邊繞組的耦合以減小漏感，一起使得電流均勻散佈，減小變壓器損耗。
如今刺進技能的研討被分為兩個方面，即運用於變壓器的刺進(正激電路)和運用於銜接電感器的刺進(反激電路)。因而，刺進技能如今已經被放在不一樣的拓撲中作為不一樣的磁性部件來研討。
2.1 運用於平面變壓器的刺進技能
運用於變壓器中的刺進技能的首要長處如下：1)使變壓器中磁功能量貯存的空間削減，致使漏感的削減；2)使電流傳輸進程中在導體上抱負散佈，致使溝通阻抗的削減；3)繞組間更好的耦合效果，致使更低的漏感。
為了說明刺進技能的特徵，圖4給出了運用3種不一樣刺進技能的構造，P代表初級繞組，s代表次級繞組。試驗顯示SPSP構造是最好的，由於初級和次級的繞組都是間隔插人的。圖5顯示了在500 kHz時，3種構造的溝通阻抗和漏感值，經過對比能夠很簡單地發現運用了刺進技能的變壓器，溝通阻抗和漏感值都有了很大的削減。
2 多繞組變壓器中平面構造的優勢
平面變壓器另一個重要的長處是高度很低，這使得在磁芯上能夠設置對比多的匝數。一個高功率密度的變換器需求一個體積對比小的磁性元件，平面變壓器極好地滿意了這一要求。例如，在多繞組的變壓器中需求十分多的匝數，假如是一般的變壓器將會形成體積和高度過大，影響電源的全體規劃，而平面變壓器則不存在這一疑問。
別的，對於多繞組的變壓器來說，繞組間堅持極好的耦合十分重要。假如耦合不抱負則漏感值增大，將會使得次級電壓的誤差增大。而平面變壓器由於具有極好的耦合，使得它變成最好的挑選。
2．3 在不一樣拓撲中平面變壓器的效果
在不一樣的拓撲中，磁性元??件的效果也是不一樣的。在正激變換器中的變壓器，磁功能量在主開關管註冊的時分由初級繞組傳遞到次級繞組中。但是，在反激變換器中的“變壓器”並不完全是一個變壓器，而是兩個銜接的電感器。在反激拓撲中的“變壓器”在主開關管註冊的時分初級繞組貯存能量，而在封閉的時分將能量傳送到次級繞組。因而，這種刺進技能的長處同上面對比是不一樣的。運用於這種變壓器的刺進技能的特色如下：
1)在磁芯中貯存的能量沒有削減，由於電流在某時間只能在一個繞組中活動，而且沒有電流抵償；
2)電流的散佈並不抱負，緣由同上，因而溝通阻抗也沒有減小；
3)刺進使得繞組間發生較好的耦合，因而有對比小的漏感值。
　　3 平面變壓器的規範化規劃
平面變壓器的長處如上所述，相同它也有缺陷，其最首要的缺陷即是規劃的進程十分複雜，而且規劃本錢也十分高。
下面介紹一種規範的規劃平面變壓器的程序進程[3];它經過供給一個規範的匝數模型的規劃，使之能夠被運用於不一樣的平面變壓器中，然後使得規劃進程大大簡化，費用大大下降。
在雙面PCB板的每一層都是由一到多匝的繞組構成的，而且一切的層都堅持著一樣的物理特性：即一樣的形狀和一樣的外部銜接點。在有些多匝的層次中，這個外部銜接點是不一樣匝數間的電氣銜接點。假如有些層只要一匝，它也能夠被印製在PCB的雙面來下降溝通阻抗。運用銅箔直接印製在PCB板上來代替傳統的導線，即便在許多需求很多匝數的開關電源中，變壓器照舊能堅持一個很小的體積，這便大大減小了整機的體積。具體的規劃步奏和注意事項請參閱文獻[3]。圖6顯示了一個頂層的規範匝數規劃的例子，它運用的是罐形(RM)磁芯。
銅箔高度依照對應於最大開關頻率時的趨膚深度挑選，這樣能夠使銅箔的一切有些都變成電流通路，大大削減集膚效應的影響。因而，應當使每一種開關頻率對應於不一樣的銅箔高度。
　　4 試驗證明
為了對比平面變壓器和傳統變壓器，別離做了兩種變壓器的模型，一種運用平面構造並運用了刺進技能，另一種運用銅線別離在初級和次級繞製而成。兩種變壓器都被運用於一個互補控制的半橋變換器中。兩個變壓器的參數如下：
　　初級 12匝：
次級兩個l匝的繞組(1：1中間抽頭)。
傳統變壓器運用漆包線作為繞組，雖然在這些線圈中電流密度不盡一樣，挑選電流密度小於7.5A／mm。
平面變壓器初級繞組做成4層，有4個並排的次級。這個變壓器的終究構造如圖7所示。
兩種變壓器都運用了相同的磁芯RM10，對比了兩種變壓器的漏感，溝通阻抗和占用的面積，成果列於表1。
由表1可知，平面變壓器的漏感僅為傳統變壓器的1／5，溝通阻抗也僅為l／3，由此可見這將大大提高變換器的工作特性。而且，由於構造的愈加緊湊，使得能夠運用更小的RM8磁芯。
　　5 結語
平面變壓器在減小漏感、溝通阻抗等方面有著十分大的長處，而且由於體積的細巧使之變成一種十分好的磁性元件。給出了一種規範的規劃平面變壓器的方法，使得規劃平面變壓器變得愈加簡單，本錢也將大大下降。能夠預見，平面變壓器將有著相當好的運用遠景。
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