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深圳市好用和电子有限公司专业供应LED平面变压器，体积小；效率高；功率大；温升低；  
电流恒定，非常适合LED生产厂商的选用。  
联系人：陈先生；电话：（86）0755-88848219 13560752865  
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大家好好讨论平面变压器的技术革新，会推动变压器技术的发展。

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模块电源对变压器的体积要求和效率是比较高的。平面变压器可以轻易满足。

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平面变压器的技术深受广大用户的好评。

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好技术，就应该大家多看。

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本公司生产一些特殊的大电流的电感。

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AC-DC,DC-DC,DC-AC高频开关电源、模块电源、军品电源专用变压器：平面变压器
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平面变压器的结构原理与应用

摘要:大多数DC/DC变换器都需要隔离变压器而平面变压器技术在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破.介绍了平面变压器的结构、性能和使用方法.

关键词:隔离变压器 平面变压器 开关电源

在DC/DC变换中,基本的Buck、Boost、Cuk变换器是不需要开关隔离变压器的.但如果要求输出与输入隔离,或要求得到多组输出电压,就要在开关元件与整流元件之间使用开关隔离变压器,所以绝大多数变换器都有隔离变压器.目前开关电源的发展趋势是效率更高、体积更小、重量更轻,而传统的隔离变压器在效率、体积、重量等方面严重制约了开关电源的进一步发展.同时由于变压器涉及到的主要参数有电压、电流、频率、变比、温度、磁芯u值、漏抗、损耗、外形尺寸等,所以一直无法象其它电子元器件那样有现成的变压器可供选用,常常要经过繁琐的计算来选用磁芯和绕组导线,而且绕组绕制对变压器的性能也有较大影响,加之变压器的许多重要参数不易测量,给使用带来一定的盲目性,很难在频率响应、漏抗、体积和散热等方面达到满意效果.平面变压器(Flat Transformer技术则在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破.

目前,国外的许多电源产品中都开始采用平面变压器技术,如蓄电池充电电源、通信设备分布式电源、UPS等.而国内的隔离开关变压器在材料、工艺等方面与国外先进国家有一定差距,阻碍了开关电源开关高频的提升和效率提高,使开关电源产品停留在一个较低的水平.平面变压器技术将会为高频开关电源的设计和产品化提供有益的帮助.

传统变压器的绕组常常是绕在一个磁芯上,而且匝数较多.而平面变压器(单元)只有一匝网状次级绕组,这一匝绕组也不同于传统的漆包线,而是一片铜皮,贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上.所以平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数,而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充,以满足设计的要求.并且平面变压器原边绕组的匝数通常也只有数匝,不仅有效降低了铜损和分布电容、电抗,而且为绕制带来了很多便利.由于磁芯是用简单的冲压件组合而成的,性能的一致性大大提高,也为大批量生产降低了成本.

1 平面变压器的结构和性能

1.1 结构

平面变压器通常有2个或2个以上大小一样的柱状磁芯.现以2个磁芯的平面变压器为例介绍其结构.每个磁芯柱在对角线上的两角都用铜皮连接,铜皮在通过磁芯柱时紧贴磁芯内壁.两个磁芯并排放置,相邻的两角用铜皮焊接起来,在一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮用一片铜皮焊接在一起,这里就是平面变压器次级线圈的中心,如果在这里引出抽头,就是次级线圈的中心抽头;在另一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮就是平面变压器次级线圈的两端.这样就基本构成一个平面变压器的主体部分.它的次级线圈只有1匝,而且可以带有中心抽头.一个完整的平面变压器还有一个预置的储能电感(1．4μH@500kHz,DC20A),它的一端常接在中心抽头上,上、下各有一片固定铜板,它们将磁芯和滤波电感夹在中间,同时作为整流电源的两极和散热板(实际使用中还要根据功率的大小加装散热板).

1.2 性能

这种结构的变压器体积小,高度有8mm和12mm两种.绕线匝数大大少于传统的变压器,结构更紧凑,磁耦合大大优于传统的变压器,漏抗小于0．2％,所以它可以在更高的频率下工作,有利于电源转换效率的提高.紧密的磁芯的几何形状限制了热点的产生,降低了热耗,因此允许更高的能量密度.同时本身的散热条件大大优于传统的变压器.所以平面变压器的体积、重量大大降低,而效率更高.更重要的是,它为开关电源中开关变压器提供了一个通用的选择,省去了复杂的计算、选料和变压器绕制过程.它在简化和优化设计的同时,还缩小了体积,降低了成本.所以平面变压器非常适合应用在低压(1~60V、大电流(30A/每磁芯)的开关电源或逆变电源的设计中,对变压器的拓扑结构没有限制.表1列出了FTI-12×2A-XA系列平面变压器的主要技术参数.

表1 FTI-12×2A系列扁平变压器的主要技术参数

型 号
1A 2A 3A 4A 5A
容量/W 200 400 600 800 1000
输出电压/V Min
(250kHz) Type
Max 1
5
15

最大输出电流/A 40  80 120 160 200
磁芯截面积/CM2 0.68 1.36 2.04 2.72 3.4
磁路长度/CM3 2.8
磁芯体积/CM3 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
铁损(250kHz,
Bm=80mT,Vout=5V) 400mW 800mW 1.2W 1.6W 2.0W
泄漏电感(Per turn sq.) 4nH 8nH 12nH 16nH 20nH

2 平面变压器的使用

平面变压器的使用主要有以下三个原则:

(1)根据输出电压的大小来选用相应型号的平面变压器;

(2)根据输出电流的大小来确定并联的平面变压器个数;

(3)根据输入输出电压的大小来确定变比及原边绕组的匝数.

例如,开关电源输出电压5V,输出电流150A.选用5V系列的平面变压器FTI-12×2A-XX.如果用FTI-12×2A-1A,就需要5个并联;如果用FTI-12×2A-5A(实际就是由5个FTI-12×2A-1A并联构成),只需要1个.

此外,实际应用中还需要知道平面变压器的变化和原边线圈的匝数.变比可用下面公式进行计算:

变比＝K×N×P:1

式中,K是系数.当平面变压器的输出是通过中心抽头时,K＝0．5;平面变压器无中心抽头时,K＝1.N是并联的平面变压器单元个数.P平面变压器原边匝数.

上面的例子中,如果输出平面变压器使用中心抽头,输入的直流电压为150V,变比可定为10:1,则原边匝数P＝10/(0．5×5)＝4.如果输入的直流电压为300V,变比可定为201,则原边匝数P＝20/0．5×5＝8.由此可见平面变压器的原边绕组的匝数通常是很少的.

3 结论

根据本人的使用体会,采用平面变压器后,开关频率为300kHz,转换效率大于95％,整个装置的体积和重量也大大降低.由于平面变压器已标准化、系列化、产品化,性能一致性好,使用非常方便.

平面变压器改变了传统的开关变换器中隔离开关变压器的设计思路,为设计人员提供了更方便、更优良的选择

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平面变压器，高功率密度，高电流密度，EMI低，体积小，温升低。

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铁氧体平面变压器

      

      1前言

      20世纪90年代中期，各种便携式电子通讯和信息处理设备，如手提电脑、移动电话、手
      机等的使用越来越广泛，各种家用电器的生产数量迅速增加。采用表面安装技术来装配，
      就要求电子变压器、电感器小型化，铁氧体磁芯平面电子变压器便应运而生，这是一种新
      开发的高技术铁氧体元件。常见的铁氧体平面变压器有宽带变压器、功率变压器和阻抗匹
      配变换器等种类。特别适合于表面贴装，对电子产品的轻型化、小型化，将起关键作用。

      2软磁铁氧体磁芯的选用

      铁氧体平面变压器一般采用高频功率铁氧体软磁材料制成的E型、RM型及罐型或环型磁芯
      。有的接口变压器还要承受直流，这时，可采用低损耗滤波器用铁氧体材料或者高饱和磁
      通密度的铁氧体材料制作的磁芯。高频功率铁氧体材料具有使用频率高、磁芯损耗小、单
      位重量下承载功率大等特点。

      E型磁芯制造工艺简单，售价较便宜，有大的绕组空间，可允许大电流通过。但磁芯正柱
      的方形给绕制变压器绕组带来一定难度，增加了变压器的漏感，降低了变压器抗压强度。
      RM型磁芯是近年来开发出的一种新型磁芯，它的最大特点是适合于高密度安装，而且在
      高密度安装中各引线槽不在一起，屏蔽效果好，散热窗口比罐形磁芯大，散热效果也优于
      罐形磁芯，在500kHz～700kHz高频下有较低的磁芯损耗。



      3铁氧体平面变压器的制作与应用

      3.1制作方法

      铁氧体平面变压器制作方法常见的有多层印制电路板叠合式，绕组式和铜箔绕组折叠式
      。多层印刷电路板叠合式平面变压器采用印制板的制造工艺技术，用精密的薄铜片或若干
      蚀刻在绝缘薄片上的平面铜绕组在多层板上形成螺旋式线圈。它特别适合于制作高频、高
      压的中、小功率平面变压器。这种设计有低直流铜阻、低漏感和低分布电容的优点，可充
      分满足谐振电路的要求，同时由于磁芯具有良好的磁屏蔽特性，因而可抑制射频干扰。
      绕组式平面变压器的制作方法与常规变压器的绕制方式一样，较适合于制作高频、高压
      平面变压器。铜箔绕组折叠式平面变压器首先采用铜箔作绕组，再折叠成多层线圈，线圈
      采用高频丝线绕制。用这种方法适合制作低电压、大电流平面变压器，这种平面变压器的
      漏感很低。

      3．2优点

      铁氧体平面变压器与传统变压器相比具有许多优点：由于平面变压器采用了铁氧体磁芯
      ，缩小了变压器的体积，一般高度均小于20mm，加之平面变压器结构上的优势，提高了其
      电
      气特性，使其功率密度比传统变压器的功率高度高3倍；在平面变压器中，导线实际是一
      些平面导体，因而电流密度大，每层绕组最大电流可达200A，次级升压可达20kV以上；功
      率
      大，单个器件功率可达0.5kW～25kW；工作效率高，可达到98％～99％；漏感低，约为初
      级电感的0.2％左右；工作频率适用范围宽，其频率范围为50kHz～2MHz；工作温度范围为
      －
      40℃～130℃；因有固定的及预先加工好的绕组结构，参数稳定可重复特性好；热通道距
      离短，温升低，散热面积大，热传导效果好；因具有高效磁芯屏蔽，从而可抑制射频干扰
      ；
      绕组之间、初－次级及次－次级间具有高绝缘性，初－次级间绝缘隔离可达4kV；制作成
      本低；组装性能好。综合上述优点，可以认为在很大范围内铁氧体平面变压器能够替代用
      非晶或超微晶制作的常规变压器。

      3．3应用

      平面变压器可广泛应用于数码相机、数字化电视、通讯电源、笔记本电脑、汽车电子、
      电
      力设备、航空航天电源、舰载电源、雷达电源等领域。用铁氧体平面变压器制成的5W～6
      0W功率范围的DCDC变换器，已大量应用到电信系统插卡式板上电源。为了使电信网络安
      全可靠，防止闪电冲击和电压浪涌，把表面贴装型平面变压器或者与电流补偿扼流圈集成
      在一个厚膜模块中作为通讯电源，可承受3kV～4kV高压。以因特网为中心的宽带通讯市场
      正在快速扩大，传输系统大量地用数字技术代替模拟技术，综合业务数字网络给用户提供
      了一个高带宽的语音、文字、数据和图像通讯的公用平台，在电源用户与中心交换局之间
      采用数字传输技术时，宽带传输平面变压器（接口变压器）、隔离变压器、线路扼流圈等
      是必不可少的。随着家电向数字化、网络化方向发展，数字电视将开发在有线电缆电视上
      进
      行交互作用的功能，如通过4通道发送数据、电视购物等铁氧体双孔磁芯制作的平面变压
      器就是满足这些要求的元件。
      采用低高度铁氧体磁芯制作的高频平面变压器在电信领域得到应用，显著提高了功率密
      度和重复性，一只200W的低高度平面变压器仅14mm高，比传统的高频产品体积小重量也轻
      了许多。由于其寄生电抗极小，即绕组间电容和漏电感极小，故效率高达97％，最高工作
      频率为2MHz，漏抗小于0.2％。

      汽车电子是平面变压器的主要应用领域之一。由于汽车中特殊的电气和机械环境，要求
      变
      压器能承受高的环境温度，大的加速度和高的工作电流及高工作频率，采用E型铁氧体平
      面变压器正好能满足这些要求，因而在中档轿车的电子设备中得到广泛应用。汽车氙灯镇
      流器采用铁氧体平面变压器制成的DC/DC进行变压，将汽车电池的12V变换成100V。
      PulseEngineeringInc.（普思公司）采用pulse的平面技术，多层PCB夹在磁芯之间，制
      作
      了一种30W薄型高效铁氧体平面变压器，用于安装高密度的工艺控制系统、汽车和重型设
      备
      的直流电源和分离电源。这种平面变压器底部面积小，高度只有7.4mm,工作频率为150kH
      z～750kHz，工作温度为－40℃～130℃。

      4结语

      变压器是电源中的一个关键元件。随着电子信息技术的发展，电子变压器将向小型轻量
      、高效安全、表面安装、片式、平面化、高可靠性和生产自动化方向发展。随着开关电源
      频率的提高，铁氧体平面变压器的应用优势越来越明显。平面磁芯及平面变压器、集成磁
      元件、磁电集成元件将成为21世纪研究开发的重点电源技术。目前，国际上已有许多厂商
      正积极研究开发各种新型平面变压器，薄膜微型变压器也已面市。相信在不久的将来，在
      某些高技术领域，平面变压器将很快取代传统变压器而得到更广泛的应用，并逐步实现规
      模生产，这也将为变压器行业的发展开创一个新的领域。