平面变压器.doc

平面变压器介绍
磁性元件的设计是开关电源的重要部分，因为平面变压器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势，因此近年来得到了广泛的应用。对于一个理想的变压器来说，初级线圈所产生的磁通都穿过次级线圈，即没有漏磁通。而对普通变压器来说，初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈，于是就产生了漏感，电磁耦合的紧密要求也无法满足。而平面变压器只有一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。所以，平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充，以满足设计的要求。因此，平面变压器的特点就显而易见了：平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小；平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。平面变压器的优点主要集中在较低的漏感值和交流阻抗。绕组问的间隙越大意味着漏感越大，也就产生更高的能量损失。平面变压器利用铜箔与电路板间的紧密结合，使得在相邻的匝数层间的间隙非常的小，因此能量损耗也就很小了。在平面型变压器里，其绕组是做在印制电路板上的扁平传导导线或是直接用铜泊。扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也就是涡流损耗。因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效率要比传统变压器高得多。
1.电流分配均等  
典型的平板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.很高的电流密度  
平板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。 
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损耗是很小的。
4.高功率密度  
因为平板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，所以变压器的成本是很低的。
6.节省和它连接的部件成本  
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.极好的热耗散特性  
平板变压器是具有高标面积体积比、很短的热通道的小元件。有利于散热。原边和副边绕组之间的匝间损耗很小。这种磁芯能有效地减小磁芯损耗。所以它能做到高磁通密度。它可在 -400C 1300
C 之间工作。
8.低的泄漏电感  
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装配，所以绕组上的漏电感也是最小的。
9.极好的高频特性  
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。平板变压器的出现，使这些问题得以解决。平板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 ～ 500KHz 之间。 
10.结构简单  
平板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 
11.外形低  
在平板变压器中所用的磁芯是很小的，并能排列在平板的表面上。每一磁芯单元外形在 8mm ～ 32mm 范围内。
12.绝缘强度高  
平板变压器很容易按要求的绝缘层数、厚度进行绝缘。能按客户对漏电感距离的要求进行介电绝缘
平面变压器的优点如上所述，同样它也有缺点，其最主要的缺点就是设计的过程非常复杂，而且设计成本也非常高。
平面变压器在减小漏感、交流阻抗等方面有着非常大的优点，并且因为体积的小巧使之成为一种非常好的磁性元件。给出了一种标准的设计平面变压器的方法，使得设计平面变压器变得更加容易，成本也将大大降低。可以预见，平面变压器将有着相当好的应用前景。
平面变压器通常有2个或2个以上大小一样的柱状磁芯。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。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。这样就基本构成一个平面变压器的主体部分。它的次级线圈只有一匝，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，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和散热板。由此可见，平面变压器是由铜质引线框和扁平的连续铜质螺旋线构成，代替了在常规铁氧体铁芯上绕制的磁性铜线，该螺旋线是在敷有铜箔的介质材料薄片上蚀刻而成，然后把他们叠积在扁平的高频铁氧体铁芯上，构成变压器磁路。然后，铁芯材料用小粒径环氧树脂粘合，以便使铁芯损耗最小，螺旋线叠层内的耐高温（130）绝缘材料确保了绕组之间的高度绝缘。