电源用变压器 终于弄清楚了--开关电源中平面变压器的点点滴滴......( 六 )


经过研磨,EI-33磁芯不仅窗口高度正好满足包装要求,而且重量和体积都有所减少。安装后组装的变压器结构是平的。这样增加了变压器的表面散热面积,面积体积比更大。与传统铁芯相比,平面变压器的热阻更小,热性能提高。
3寄生效应和绕组布局
平面变压器的一次绕组和二次绕组的交织可以大大降低漏电感,控制漏电感。然而,当平面变压器的漏电感降低时,寄生电容增加。为了降低寄生电容,需要增加层间距离,这与降低漏电感是矛盾的。同时,为了提高平面变压器的功率水平,绕组大多并联,以提高电流处理能力。然而,由于绕组层之间的相对位置、连接方式或其他偶然因素的影响,并联绕组层之间的不均匀电流会对绕组造成额外的损耗。
两种类型的平面变压器被用来研究它们的寄生效应。每种类型的变压器都有不同的绕组结构,因此它们的漏电感和寄生电容也不同。图9显示了两种类型变压器绕组的结构布局:

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1 #:初级绕组和次级绕组的对称组合
2 #:初级绕组和次级绕组的交替组合
因为初级绕组和次级绕组之间的寄生电容Cps严重影响变压器的高频特性,所以它应该尽可能小。在多层印刷电路板变压器结构中,绕组由平行的扁平导电带铜箔组成,因此可以利用两个平行导电板之间的电容计算公式:CPS = ε s/d直接计算两个绕组之间的电容,可以看出,由于平面变压器的结构特点,会有较大的寄生电容。
三种不同绕组结构变压器参数对比表

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上表给出了两种不同绕组结构的平面变压器的寄生参数。由上表可以看出,2 #变压器绕组结构的漏电感比1 #变压器低,但2 #变压器的寄生电容比1 #变压器大得多。作为比较,使用与平面变压器相同磁芯的传统变压器在上表中列出,标记为3 #。
从表1可以看出,与传统变压器相比,平面变压器的漏电感较小,但绕组之间的寄生电容相对较高。
4个例子
设计了一种采用平面变压器的双晶体管反激变换器。转换器主要参数:vin = 290 ~ 360 v,Vo=12V,Po=300W,f= 100KHZ。
平面变压器的绕组由厚度为0.4毫米的印刷电路板制成,线圈采用共10层的双面印刷电路板。初级印刷电路板有五层,每层每边三匝,五层串联共30匝。铜绕组宽1.5mm,厚0.035mm,匝数间隔0.2mm;二次PCB共4层,每层每侧1匝,4层并联,共2匝。铜绕组宽5.1毫米,厚0.035毫米。绕组布局选择为3中的1 #。平面变压器初级电感L1为516.4UH,漏感Ls=19.0uH,高度16mm,重量70g。
同时,常规变压器被设计成满足转换器的参数要求。常规变压器使用相同的磁芯,初级侧30匝,漆包线直径0.81mm次级侧有2匝,绕组由0.3 mm铜制成。两层并联。绕线方式为“三明治”绕线方式,先绕一次侧15匝,再绕二次侧,再绕一次侧15匝。变压器L1 = 516.8uh,漏电感ls = 25.2uh,高30.2mm,重120g。

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从图10的比较可以看出,平面变压器不仅比传统变压器的漏电感小,而且体积和重量也小得多。
图11显示了不同变压器下反激式转换器的效率曲线。由于平面变压器的漏感和自损耗小,在整个负载范围内,平面变压器的效率都高于常规变压器。

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