你知道什么是平面變壓器的分類及其特點(diǎn)嗎？

什么是平面變壓器?它有什么作用?平面變壓器是近幾年才在國內(nèi)熱火起來的一種新型變壓器。它的特點(diǎn)是器件的整體高度低，呈扁平形狀，具有很多特殊的電氣優(yōu)點(diǎn)，使用軟磁鐵氧體功率材料做磁芯，是一款支撐未來電源進(jìn)而改變?nèi)祟愑秒娖骶叩年P(guān)鍵核心器件。

一、平面變壓器的分類

平面變壓器按設(shè)計(jì)制作工藝的不同，可分為印刷電路(PCB)型，厚膜型、薄膜型、亞微米型4種，今天重點(diǎn)講述的是PCB型平面變壓器!

1)PCB 型變壓器

印刷電路 PCB(printed circuit board)型變壓器可省去繞組骨架，能增大散熱面積，能減小在高頻工作時(shí)由集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)所引起的渦流損耗，也能增大電流密度，其電流密度最高可達(dá) 20A/mm，功率大，工藝簡單。但用 PCB，窗口利用率低，僅為0.25~0.3，傳統(tǒng)變壓器的窗口利用率為 0.4，其體積也較大。PCB 型變壓器其功率可高達(dá) 20kW ，頻率可達(dá)兆赫數(shù)量級(jí)。采用 pulse 的平面技術(shù)，多層 PCB 夾在磁芯之間，薄型高效鐵氧體平面變壓器，其底部面積小，高度只有7.4mm，工作頻率為 150~750kHz，工作溫度為-400~1300。

2)厚膜變壓器

厚膜變壓器是為了克服薄膜變壓器中導(dǎo)體電阻大的缺陷而提出的。以氧化鋁作基體，采用厚膜工藝，在其上、下表面各印制了初級(jí)和次級(jí)繞組，用鐵氧體制作的平面變壓器在 2MHz，輸出功率為 75W 時(shí)，效率達(dá) 85%。厚膜工藝制造出的平面變壓器效率一般較低，因此尋求更進(jìn)一步的工藝技術(shù)以完善平面變壓器制造的厚膜工藝是實(shí)現(xiàn)平面變壓器高頻集成化的關(guān)鍵。

3)薄膜型變壓器

薄膜型變壓器是一種用磁性薄膜研制的疊層微型變壓器，采用薄膜后高度低于 1mm，工作頻率超過 1MHz，其體積小，易于集成，但只適用于小功率情況。它們絕大多數(shù)采用金屬磁性材料，如坡莫合金、鐵硅鋁和非晶合金。主要是因?yàn)樗鼈冇懈?BS 和高磁導(dǎo)率。Tsuijimotl 等人用帶式(銅厚 35μm，長 34mm，寬 3mm)加以絕緣膜(厚 100μm)，非晶 CoNbZr 膜(1.8μm)構(gòu)成一種能在高頻下輸出電壓可控的薄膜變壓器——針孔型變壓器，還制成了厚度為 210μm的片式變壓器。

它是采用兩層 10μm 厚的 CoZr 非晶薄膜做成的，用于 5V、0.3A、1MHz 的開關(guān)電源，77.5% 鐵氧體材料(以 MnZn系為主)也可以制成薄膜型變壓器，但用常規(guī)的方法很難制出合適的微型磁膜，故需開發(fā)新的成膜技術(shù)。目前國外主要采用 PVD、CVD 等沉積技術(shù)配合化學(xué)蝕刻，激光燒蝕法、光照射低溫鍍膜法等成膜技術(shù)。Yamaguchi K 等設(shè)計(jì)制作的微型變壓器，其面積只有2.4mm×3.1mm，在 10MHz 時(shí)效率可達(dá) 67%。

4)亞微米型變壓器

亞微米變壓器是利用化學(xué)法合成，采用低溫(900℃)燒結(jié)的 NiCuZn 鐵氧體為介質(zhì)材料，以 Ag 為內(nèi)電極，用流延和絲網(wǎng)印刷技術(shù)的方法制備而成的，其體積小、質(zhì)量輕、易于集成、工藝簡單。兩種片式亞微米型變壓器，外形尺寸分別為 2.1cm×2.1cm×1mm和 8mm×8mm×1mm，設(shè)計(jì)變壓比分別為 6 和 4，工作頻率為1~10MHz。 亞微米型平面變壓器結(jié)構(gòu)新穎，改變了傳統(tǒng)變壓器的結(jié)構(gòu)特征，將變壓器原邊和副邊繞組采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)燒制在鐵氧體材料中，外型類似表貼的集成電路器件。對(duì)亞微米型平面變壓器的電氣性能測試表明：①空載情況下，變壓比先隨著輸入電壓的增加而增大，而后隨著輸入電壓的增加而減小，范圍內(nèi)達(dá)到最大值。

另外，變壓比隨著輸入信號(hào)頻率的增加而增大。②在一定輸入頻率和電壓情況下，輸出功率隨負(fù)載的增大先升高再降低，存在一個(gè)輸出功率最大的負(fù)載電阻值。③在一定輸入電壓和輸出負(fù)載的情況下，隨著輸入電壓頻率的增加，變壓器的變壓比逐漸增大，當(dāng)輸入電壓頻率高于某一臨界值后，變壓比基本保持不變。波形畸變程度隨著輸入電壓頻率的增加而減小。④在一個(gè)固定輸入頻率下，存在一個(gè)飽和負(fù)載電阻值，當(dāng)負(fù)載電阻值小于飽和負(fù)載電阻值時(shí)，則變壓器的輸出電壓隨負(fù)載增大而增大，但當(dāng)負(fù)載電阻值大于飽和負(fù)載電阻值時(shí)，輸出電壓的變化很小或基本保持不變。隨著頻率的升高飽和負(fù)載電阻值逐漸增大。在負(fù)載電阻值等于飽和負(fù)載電阻值時(shí)，變壓器的變壓比基本不隨輸入電壓的變化而變化，但隨著輸入電壓的升高，輸入輸出電壓的波形畸變程度增強(qiáng)。

二、平面變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么?

答：平面變壓器和傳統(tǒng)的高頻變壓器最大的不同就在于它基本上不使用銅線來繞制，它的內(nèi)部不存在傳統(tǒng)的骨架。它線包的制作通常有兩種方式：

1)銅箔式平面變壓器，這種方式是利用銅箔作繞組，折疊成多層線圈，適合于制造低壓、大電流的變壓器;

2)多層印刷板式平面變壓器，這種變壓器是采用印刷電路板制造工藝，在多層板上形成螺旋式線圈，適合于制造性能比較穩(wěn)定的中小功率的變壓器。

三、平面變壓器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)還有哪些?

( 1 )電流分配均等

典型的平面變壓器副邊繞組有若干個(gè)并聯(lián)的線圈。每個(gè)副邊繞組都和同一個(gè)原邊繞組相藕合。所以，副邊電流產(chǎn)生的安匝數(shù)與原邊繞組產(chǎn)生的安匝數(shù)相等(忽略勵(lì)磁電流)。這種特性對(duì)并聯(lián)整流電路特別有用。繞組電流分配均等，在并聯(lián)整流電路中就不影響其他元件。

( 2 )電流密度高

平面變壓器有極好的溫升特性設(shè)計(jì)。因?yàn)檫@些特性，所以它能在很小的封裝體積內(nèi)達(dá)到很高的電流密度，由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完全滿足高頻電流的工作特性，所以適合在高頻率的場合使用。

( 3 )高效率

低漏電感，使它能具有很快的開關(guān)時(shí)間，很低的交叉損耗，就能使它達(dá)到很高的效率。這種變壓器副邊繞組和原邊繞組間因?yàn)榻佑|非常緊密，就具有很高的耦合系數(shù)，所以它的效率高、損耗很小。

( 4 )功率密度很高

因?yàn)槠矫孀儔浩髟某叽绾苄?，它具有極好的溫度耗散特性，所以能和有關(guān)點(diǎn)半導(dǎo)體器件和電感緊密地封裝在一起，實(shí)現(xiàn)的電流密度可做到 30A / 模塊。

( 5 )低成本

整個(gè)變壓器是由少量有關(guān)的廉價(jià)元件組成，加上組裝又很方便，PCB板的前期開發(fā)成功以后是采用印制加工方法，所以整體變壓器的成本是很低。

( 6 )連接部件成本低廉

由于它的漏電感很小，開關(guān)損耗很低，加在和它相連接部件上的應(yīng)力減少。因此和它連接的部件能使用成本較低的功率元件。

( 7 )熱耗散特性好

平面變壓器是具有很高的表體面積比、很短的熱通道的元器件。這種結(jié)構(gòu)有利于散熱。原邊和副邊繞組之間的匝間損耗很小，磁芯的功率損耗較小，所以它能做到高磁通密度。它可在 -400C~ 1300C 之間工作。

( 8 )泄漏電感低

繞組和繞組之間的良好耦合，就能使繞組匝間的漏電感保持在最小值。輸出端到輔助部件的連線很短而且是緊配合，所以繞組上的漏電感最小。漏電感小意味著變壓器的EMI指標(biāo)更好，對(duì)開關(guān)功率器件的損害最小。

( 9 )高頻特性極佳

在這之前，當(dāng)變壓器運(yùn)行在高頻時(shí)會(huì)使開關(guān)損耗增大和使變壓器過熱。平面變壓器的出現(xiàn)，使這些問題得以解決。平面變壓器能做到提供一種既經(jīng)濟(jì)又好的變壓器模塊。它可工作在 100KHz ～ 2000KHz 之間。

( 10 )結(jié)構(gòu)簡單適宜表貼

平面變壓器是由少量部件和最少的繞組構(gòu)成的，這種模塊在自動(dòng)化裝配中特別適用，而且它的外形天生就注定它適合表面貼裝及大規(guī)模的流水線生產(chǎn)。

( 11 )外形低宜于整機(jī)小型化

在平面變壓器中所用的磁芯較小，它是以一種扁平的形態(tài)排列在變壓器的表面上。每一磁芯單元外形在 8mm ～ 32mm 范圍內(nèi)，這就使得它具有了很多獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。

( 12 )絕緣強(qiáng)度高

平面變壓器很容易使用絕緣簿膜或是絕緣材料對(duì)變壓器的介電絕緣按要求的進(jìn)行層數(shù)、厚度進(jìn)行絕緣從而達(dá)到所需的技術(shù)要求。以上就是什么是平面變壓器的解析，希望能給大家?guī)椭?