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平面变压器的设计

2023-11-14 10:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

平面变压器的设计 1.什么是平面变压器1.1 原理1.2 优缺点 2. 设计原则2.1 计算过程 3. 注意事项

1.什么是平面变压器 1.1 原理

平面变压器的类型有多种,这里主要是介绍PCB式的平面变压器,指的是PCB上放置线圈,再将磁芯嵌入到pcb中,这里省去了骨架。 PCB平面变压器有两种,单独的平面变压器和集成到PCB板的变压器。 单独的平面变压器。 在这里插入图片描述 集成平面变压器 在这里插入图片描述

1.2 优缺点

优点如下:

体积小,功率密度大磁路短,热传导距离短,磁表面积大,散热好PCB做的绕组,所以集肤效应小,允许载流密度高,能达到20A/mm左右。漏感小

缺点如下:

窗口小,利用率仅为0.25-0.3变压器匝数少,磁通大,容易饱和,不适合于反激由于层与层之间距离小,所以分布电容较大不适用于大电流的场合,否则窗口面积小磁通分布不平衡,导致有的地方温度高,所以容易损坏变压器 2. 设计原则 2.1 计算过程

以正激变压器为例说明。 (1)计算变压器匝比。 计算方法同绕线式变压器,根据拓扑和原副边电压,目标占空比,得出变压器匝比。 (2)确定最大温升下的磁芯损耗 根据经验,选择铁芯形状,核算磁芯损耗。 在这里插入图片描述 (3)计算最大的磁通 根据磁损(根据单位体积的温升计算)算最大磁通,ct0,ct1,ct2是磁芯的参数,可以找磁芯厂家的资料。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 (4)确定匝数。 跟绕线式的一样,利用输入电压,占空比,频率等计算。 (5)计算绕组敷铜宽度 平面变压器的PCB层数,可以根据绕组分布来,若绕组分布如下面所示,则可采用6层PCB,层与层之间填充绝缘。绝缘厚度0.2mm,铺铜厚度70um或者35um。 在这里插入图片描述 根据下面的式子计算每一层的走线宽度,其中bw为窗口宽度,可以根据磁芯获得;s是每匝绕组的间隙,可设为0.2mm,N是每层绕组的匝数。 在这里插入图片描述

在这里插入图片描述 其他说明: 其实平面变压器的设计与普通变压器的设计过程是一样的,只不过导线选择时,换为PCB里的走线。磁芯大小的选择,匝比,匝数的选择都一样,在计算PCB走线宽度时,用(2)中的公式。

3. 注意事项

1、pcb板材的铜箔厚度; 一般为1oz或者2oz。 2、 层间的绝缘间隙高度; 要么原副边加阻焊层50um,要么400um的绝缘距离,原边与原边、副边与副边200um。 3.绕组的结构 有串联和并联两种,如下图所示。 在这里插入图片描述 4.变压器的磁芯 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、EC、ETD和EER型磁芯、RM型等磁芯。

参考文献 《design of planar power transformers》 《开关电源变压器的优化与设计》



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