高频平板变压器的原理与设计

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1、高频平板变压器的原理与设计

2、第1内容加载中...lunouseg(this)">图1常规变换变压器和平板变压器示意图(a)常规变换变压器(b)平板变压器器中的功率器件并形成明显的电磁干扰（EMI）。为了降低漏感产生的尖峰脉冲幅值Uspike，而在变换器电路中必须加入缓冲网络。但缓冲网络的加入，会增大变换器电路的损耗。使变换器电路随工作频率提高，损耗增加，效率降低。（2）绕组间电容当变压器的绕组是多层绕组时，则顶层绕组和底层绕组之间就有电位差。两个导体之间有电位差，就存在电容。这个电容就称为“绕组间电容”。当工作在高频时，这个电

3、容会以惊人的速率进行充电和放电。电容充电和放电过程中会产生损耗。在给定的时间内，它充电和放电的次数愈多，损耗就愈大。(3)趋肤效应（见前面黄健聪文章）(4)邻近效应（见前面黄健聪文章）（5）局部过热点常规的变换变压器工作在高频时，其磁芯中部会有局部过热点。因此，为了减小热效应，常规变换变压器的工作频率提高时，就必须相应地减小其磁通密度，增大其体积。这就使得无法用它去做高功率密度的电源。对于低输出电压理想型变换器来说，它的降压比是很高的。用常规变换变压器时，通常1匝输出绕组，大约需要32匝原边绕组。这样，原边绕组就需多层布置，因

4、而漏感和绕组间电容大、趋肤效应和邻近效应严重等不利因素在变换变压器中都存在。3常规变换变压器和平板变压器比较常规变换变压器通常是由单磁芯多原边绕组组成，而平板变压器是由单匝（或几匝）原边绕组和多磁芯组成。这些磁芯都装有单匝的副边绕组并封装成模块，如图1所示。（1）常规变换变压器由于它的原边绕组匝数多，所以漏感比较大，而平板变压器单匝（或几匝）原边绕组和单匝的副边绕组耦合很紧，所以漏感很小。30A平板变压器的漏感仅2.0nH。所以把它用在快速开关电路中时，不但损耗很小，而且还能减轻电路中其它部件承受的应力。（2）平板变压器的频率

5、特性比常规变换变压器好。平板变压器可工作在（100～500）kHz频率之间。（3）平板变压器能直接紧贴底板固定，所以它的散热条件很好。这种专用变压器是一种体积很小而又具有很大表面积的元件。所以它不存在局部过热点的问题。（4）因为平板变压器能改善热耗散问题。所以它能实现高磁通密度，并能采用紧封装来实现高功率密度。而常规变换变压器是无法和它相比拟的。150×N=n（4）式中M——模块数；N——穿过模块的原边绕组匝数。在本例中，M=5和匝比n=10，因此N=10/5=2匝。（6）由原边绕组电流来计算和选定导线尺寸。对平板变压器来说，

6、1A电流只需大约0.025mm2的导线就可以了（对常规变压器来说，1安电流需0.25mm2的导线）。当然，导线尺寸选大一点，可减小铜耗，使变压器效率高一点。在本例中，功率为750m2导线就可以了。（7）选择合适的绝缘导线。电气绝缘推荐采用聚四氟乙烯外皮的导线或三重绝缘导线。FTI系列模块的原边和副边绕组之间垫有聚四氟乙烯衬垫。采用聚四氟乙烯外皮的导线和在原边和副边绕组之间垫上聚四氟乙烯衬垫就能使其击穿电压超出40000V。6平板变压器的编号含义平板变压器的两种编号及其所表示的内容如图6（a）(FTI)及(b)(CTI)所示。说

7、明如下：（1）在CTI系列中，如需要中心抽头，可选匝比一项中有“C”字的。例如3C=3＋3表示匝比为3：1的中心抽头。（2）在CTI系列中，变压器的原副边绕组和电感都按标准做在模块中。而FTI系列，其变压器的原边绕组没有安装。使用时，用户可按所需的匝比自行绕制。因为原边绕组是标准的而且匝数又非常地少，所以绕制原边绕组的方法是非常简单的。原边绕组要穿过所有模块，并用足够的匝数去获得所需的匝比。7结语通过上述计算和分析可得出高频平板变压器的特点有：（1）电流分配典型的平板变压器副边绕组有若干个并联的线圈。每一个副边绕组都和同一个原

8、边绕组相耦合。所以，副边绕组电流产生的安匝数和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需要均流电阻或加其它元件。（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内达到很高的电流密度。（3）高效率调节漏电感，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之间的匝间传导损耗是很小的。（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，所以能和有关的半导体器

9、件和电感紧密地封装在一起，实现高功率密度。它的电流密度可做到30A/模块。500)this.style.ouseg(this)">图5四磁芯模块FTI/CTI－Xx4A－1B/2B/3B(匝比8：1)500)this.style.ouseg(this)">500)this.s