平面变压器及平面集成磁技术

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1、于庆广等：平面变压器及平面集成磁技术859*平面变压器及平面集成磁技术∗1112于庆广，宾雄辉，王晓慧，杨玉岗（1.清华大学，北京100084；2.辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000）摘要：采用平面变压器和平面集成磁技术可以显著开关电源的效率和功率密度，改善滤波效果及开关电降低磁性器件的高度，减小磁性器件的体积和重量，源的性能。将平面变压器和平面电感、平面电容等平提高磁性器件的功率密度，可以实现开关电源“轻、面磁件集成起来就形成了平面集成磁件。我国在小型小、薄”的要求。本文综述了平面变压器的现状和磁平面变压器方面的研究发展缓慢，集成平面变压器的集成技术，介绍了最新的亚微米平面变压器

2、的制备和研究还未见报道，但在适用于平面变压器使用的铁氧特点，提出了研究平面集成磁件需要解决的关键技术体材料研究方面具有较高的水平。清华大学承担的问题。最后，对平面集成磁技术进行了展望。863计划“新一代高性能片式电感材料的研究”，研关键词：平面变压器；亚微米变压器；平面集成磁件制了一系列高磁导率的高频、甚高频低烧铁氧体材中图分类号：TM462文献标识码：A料，烧结温度在900℃以下，磁性能达到国际先进水文章编号：1001-9731（2004）增刊平，为研制开发集成平面磁件提供了坚实的基础和必[5]要的条件。平面变压器及集成磁技术已成为电力电1引言子领域的一个重要研究方向，磁性器件集成技

3、术的出现与发展将使在具有同等性能指标下的磁芯利用率随着现代电力电子技术向着高频化、绿色化、集高，磁性器件尺寸更小，同时在节能节材方面产生了成制造、平面化以及高功率密度方向的发展，对磁性显著的经济效益和社会效益。器件的设计和制造提出了新的要求，如器件的小型本文综述了平面变压器和磁集成技术的国内外化、片式化、高频化、集成化、平面化、模块化、高现状，介绍了将应用于平面集成磁件的新型亚微米型性能、高效率、低损耗等。这就要求作为电力电子领平面变压器的制备和特点。域关键器件的磁性器件有更大的开拓发展，在结构、性能和外形尺寸上需作更大的改进和提高。而采用平2平面变压器的特点及分类面变压器和平面集成磁

4、技术能实现磁性器件的“小、[1]轻、薄”。近几年，随着软磁材料向着高频率、高2.1平面变压器的特点磁导率、低损耗方向发展以及片式化表面安装技术的平面变压器（planartransformer）是一种呈低高发展，人们对平面变压器及集成磁技术的研究已越来度扁平状或超薄型（lowprofile）的变压器，其绕组[21~23]越重视。美国亚特兰大大学的Jae.Park研制出的一般是由折叠式铜箔、印制电路板上的印制铜线或直[2]小型平面变压器最小尺寸为2.6mm×2.6mm×70μm，接沉积于磁性薄膜上的铜线条构成，高度远小于传统[1]并采用磁性Mn-Zn铁氧体与高分子聚合物复合材料，变压器，是

5、近年来高频变压器的一种新结构型式。用丝网印刷、光刻和线圈制板等技术制成了可以用于它的主要用途在于直流开关电源（AC-DC变换、[3][4]表面安装和集成的小型平面变压器。集成磁技术DC-DC变换），可广泛应用于电子计算机、游戏机、就是把开关电源中所有主要磁性器件（如电感和变压数字音响、移动通讯、数字电视等开关电源和卡片式器、多个电感、电感和电容、变压器和电容等）从结UPS电源等，此外，它还可用于ISDN网络之间的信构上集中在一起，用一个磁性器件来实现。分立磁件号传输和电隔离等。90年代戴宁用二维有限元法研集中后的磁件被称为集成磁件，集成磁件可以减小器究了交流电阻和漏感均最小的绕组结构，

6、开发了薄型件的数量，减小磁性器件的损耗、体积、重量，提高平面变压器的设计软件，他的研究结果认为：“PCB-*基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目资助号：50207004）收稿日期：2004-03-22通讯作者：于庆广作者简介：于庆广（1966－），男，博士，副教授，主要研究方向为电力传动及其自动化。宾雄辉（1973－），男，工程硕士生，主要研究方向为电力电子技术。860功能材料2004年增刊（35）卷铜箔”组合是最佳的，绕组布置最好是S-P-S-P排列，厚膜变压器是为了克服薄膜变压器中导体电阻[6]S表示次级绕组，P表示初级绕组。平面变压器与大的缺陷而提出的。PeterBarnwe

7、ll等以氧化铝作基传统电源变压器相比有以下特点：体，采用厚膜工艺，在其上、下表面各印制了初级和（1）采用平面磁芯，由于窗口形状变为扁长形，次级绕组，用Philips公司3F3铁氧体制作的平面变降低了磁回路和电回路的利用率。热通道距离短，温[9]压器在2MHz，输出功率为75W时，效率达85%。升低。厚膜工艺制造出的平面变压器效率一般较低，因此寻（2）磁芯结构的平面化必然带来绕组结构的平求更进一步的工艺技术以完善平面变压器制造中的面化，从而带动了