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铁氧体平面变压器

目前技术最成熟、应用最广泛的微型变压器。采用高频损耗低的平面铁氧体磁芯,绕组采用印制铜线条的多层印制板或折叠铜箔代替漆包线及骨架,变压器由精确的铜引线框或一个及几个平面铜螺旋线
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这是目前技术最成熟、应用最广泛的微型变压器。采用高频损耗低的平面铁氧体磁芯,绕组采用印制铜线条的多层印制板或折叠铜箔代替漆包线及骨架。

变压器由精确的铜引线框或一个及几个平面铜螺旋线,刻蚀在薄绝缘材料板上。螺旋线和引线框叠在扁平的高频铁氧体磁芯上形成变压器磁路。磁芯材料用小直径颗粒的树脂胶合以降低损耗。螺旋线或引线框叠层内的高温绝缘体可确保绕组间的高度隔离。

这些平面变压器用大约一半的尺寸和重量就能提供与常规变压器相同的功率。在开关频率500kHz时效率可达97%。在高频状态下,由于集肤效应,电流在圆柱形导线内沿着导线表面附近区域内流动,使铜导线没有被有效地利用。在平面变压器中,绕组实际上是4oz(0.14mm)敷铜板上的扁平铜线条。在扁平铜线条中,虽然有集肤效应,但电流是流过整个导

体截面的,导体利用率高,所以具有扁平绕组的平面变压器与常规线绕变压器相比,尺寸小,效率高。

利用小型单件模压铁氧体磁芯,磁芯上刻有0.75mm的细槽,用于将铜引线框架插入磁芯。引线框架上的10根引线,每根从磁芯上细槽的一端穿到另一端并弯折成标准的鸥翼形状,构成电感绕组的半匝。印制电路板上的铜连线则完成另外的半匝,如图2所示。使电感元件也可以用高速自动装配机装配。

上述公司制作的平面变压器,印制线条不可能做得很厚,限制了绕组的最大电流,变压器设计功率一般比较小。多用于开关电源中的小功率变压隔离器。

目前模块电源中常用低压大电流输出,一般功率在100W以上。绕组匝数不多,要求通过的电流较大,往往在10A以上,因此要求绕组副边铜导线截面积很大,一般采用铜箔作绕组。一种是圆环式,如图3所示[3]。利用印制板工艺制作多层绕组,图中所示的是匝数为6的绕组,实际上由三个双面PCB组成,双面板每一面上的线匝经明孔或暗孔以串联连接。每层导体都有向外伸出的连接片,相邻的双面板靠连接片上的焊孔相连。但是连接点不仅给制作带来难度,同时也影响可靠性。

另一种新的折叠式绕组设计图样如图4所示,虚线为折叠线。由于相邻环形导体中心连线之间有一定的夹角α,每一环形导体所形成的匝数实际上只有(1-α/360),最大数值为5/6(α=60°)。这种方案使线圈匝数在磁芯窗口高度受到限制时比前一种方案应用的更多,缺点是相邻折叠线不平行,交错布置初级和次级绕组以减小漏感和高频损耗不是很方便。


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