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平面变压器在开关电源中的技术分析

平面变压器在开关电源中的技术分析

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-03-16
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【概要描述】高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势,为了实现这一点,有必要增加磁性部件的功率密度。由于特殊的平面结构和绕组的紧密耦合,平面变压器大大降低了高频寄生参数,大大改善了开关电源的工作状态。因此近年来得到了广泛的应用,研究了几种不同的平面结构和绕组制造方法。以下是设计平面变压器的标准方法,可以使设计过程更简单,大大降低设计成本。  

平面变压器在开关电源中的技术分析

【概要描述】高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势,为了实现这一点,有必要增加磁性部件的功率密度。由于特殊的平面结构和绕组的紧密耦合,平面变压器大大降低了高频寄生参数,大大改善了开关电源的工作状态。因此近年来得到了广泛的应用,研究了几种不同的平面结构和绕组制造方法。以下是设计平面变压器的标准方法,可以使设计过程更简单,大大降低设计成本。  

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  高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势,为了实现这一点,有必要增加磁性部件的功率密度。由于特殊的平面结构和绕组的紧密耦合,平面变压器大大降低了高频寄生参数,大大改善了开关电源的工作状态。因此近年来得到了广泛的应用,研究了几种不同的平面结构和绕组制造方法。以下是设计平面变压器的标准方法,可以使设计过程更简单,大大降低设计成本。  


  磁性元件的设计是开关电源的重要组成部分,由于平面变压器在改善开关电源特性方面具有很大的优势,近年来得到了广泛的应用。对于一个理想的变压器,初级线圈产生的磁通穿过次级线圈,即没有漏磁通。对于普通变压器来说,一次线圈产生的磁通并不都经过二次线圈,所以产生漏电感,无法满足电磁耦合的紧密性要求。而平面变压器只有一匝网状二次绕组,不同于传统的漆包线,而是一块铜皮,贴在几个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面。因此,平面变压器的输出电压取决于磁芯的数量,通过并联可以扩大平面变压器的输出电流,满足设计要求。所以平面变压器的特点很明显:平面绕组的紧耦合大大降低了漏电感;平面变压器的特殊结构使其高度非常低,这使得转换器制作在一块板上的想法得以实现。但平面结构存在高电容效应等问题,限制了其大规模应用。但是,这些缺点在某些应用中也可能转化为优点。另外,平面磁芯结构增加了散热面积,有利于变压器散热。

       平面变压器

  如前所述,平面变压器的优势主要集中在低漏电感和交流阻抗上。绕组之间的间隙越大,漏电感越大,能量损耗越高。平面变压器利用铜箔与电路板的紧密结合,使得相邻匝层间的间隙非常小,因此能量损耗非常小。在平面变压器中,“绕组”是印制电路板上的扁平导线或直接镀铜的导线。平坦的几何形状减少了高开关频率下的集肤效应损失,即涡流损失。因此可以有效的利用铜导体的表面导电性,效率远高于传统变压器。


  但是电容效应在平面变压器中非常重要,印刷电路板上紧密缠绕的导线使得电容效应非常明显。而且绝缘材料的选择对电容值也有很大影响。绝缘材料的介电常数越高,变压器的电容值就越高。然而,容性效应会导致EMI,因为只有容性环路的绕组会将这种干扰从初级绕组传播到次级绕组。为了验证,小编做了一个实验,铜线间隙每增加0.电容值下降20%。2mm。因此,如果需要更低的电容值,须在漏电感和电容值之间进行折衷。



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