新型扁平式電源適配器變壓器的設(shè)計原理及其應(yīng)用

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新型扁平式電源適配器變壓器的設(shè)計原理及其應(yīng)用

   平面電源適配器變壓器（Flat Transformer）技術(shù)已在許多方面實(shí)現(xiàn)了重要的突破。目前，國外的許多電源產(chǎn)品中都開始采用平面電源適配器變壓器技術(shù)，如蓄電池充電電源、通信設(shè)備分布式電源及UPS等而國內(nèi)的隔離開關(guān)電源適配器變壓器在材料、工藝等方面與國外先進(jìn)國家有一定差距，阻礙了開關(guān)電源開關(guān)高頻的提升和效率的提高，使開關(guān)電源產(chǎn)品停留在一個較低的水平。平面電源適配器變壓器技術(shù)將會為高頻開關(guān)電源的設(shè)計和產(chǎn)品化提供有益的幫助
   傳統(tǒng)電源適配器變壓器的繞組常常是繞在一個磁芯上，而且匝數(shù)較多。而平面電源適配器變壓器（單元）只有匝網(wǎng)狀次級繞組，這一匝繞組也不同于傳統(tǒng)的漆包線，而是將一片銅皮貼繞在多個同樣大小的沖壓鐵氧體磁芯表面上。所以，平面電源適配器變壓器的輸出電壓取決于磁芯的個數(shù)，而且平面電源適配器變壓器的輸出電流可以通過并聯(lián)進(jìn)行擴(kuò)充，以滿足設(shè)計的要求，并且平面電源適配器變壓器原邊繞組的匝數(shù)通常也只有數(shù)匝，不僅有效降低了銅損和分布電容、電抗，而且為繞制帶來了很多便利。由于磁芯是用簡單的沖壓件組合而成的，性能的一致性大大提高，也為大批量生產(chǎn)降低了成本。
   運(yùn)行在高頻的常規(guī)變換電源適配器變壓器，存在著漏電感大、匝間電容量大、趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)嚴(yán)重、磁芯有局部過熱點(diǎn)等問題。高頻平板電源適配器變壓器能減小漏電感和匝間電容，能消除常規(guī)電源適配器變壓器存在的磁芯局部過熱點(diǎn)，能使趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)得以改善。它具有很高的功率密度、很高的效率、很低的電磁干擾和簡易價廉等優(yōu)點(diǎn)。

   新型扁平式電源適配器變壓器的設(shè)計原理
   ①采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計。單個扁平式電源適配器變壓器在結(jié)構(gòu)上不同于普通電源適配器變壓器，它包含兩個環(huán)氧涂層的方形鐵氧體磁芯。一般電源適配器變壓器的磁芯是成對使用的，每個磁芯內(nèi)有兩根螺旋線圈，被焊接在內(nèi)部表層。兩個方形磁芯連接在一起，形成了一個中心開孔的扁平電源適配器變壓器，并帶有單匝推挽式次級線圈。在通常情況下，扁平式電源適配器變壓器要配電感器使用，兩個電源適配器變壓器磁芯加一個電感磁芯而構(gòu)成一個電源適配器變壓器一電感組件。而用多個扁平電源適配器變壓器組件構(gòu)成一個扁平式的矩陣電源適配器變壓器組件，應(yīng)用在電源中。設(shè)計這種結(jié)構(gòu)可以解決普通電源適配器變壓器中單個散熱點(diǎn)問題，并且在高頻環(huán)境下，可以滿足大電流密度工作
   ②初級線圈匝數(shù)少、低漏感設(shè)計。漏感與漏磁通有關(guān)，簡言之，即與一個線圈的磁耦合密切相關(guān)。正如電感一樣，漏感與線圈匝數(shù)的平方成正比。漏感隨耦合的提高而減小，減少線圈匝數(shù)可降低漏感。扁平式電源適配器變壓器的初級線圈在次級線圈內(nèi)，匝數(shù)少，耦合好。所以，電源適配器變壓器內(nèi)的電感相對也減少了，漏感也隨之降低。
   ③散熱設(shè)計。大多數(shù)電源工作時發(fā)熱，主要是由電源適配器變壓器的鐵芯損耗和線圈損耗造成的。鐵芯損耗跟磁芯體積、磁通密度和頻率有關(guān)。扁平式電源適配器變壓器的磁芯是無隙方形磁芯。該磁芯有一層絕緣用的極薄的涂覆層。所以，沒有邊緣通量，磁通路徑的阻力減小了。繞制線圈平而寬，平行于磁通路經(jīng)。磁芯外的熱路徑有兩條：一條是完全通過磁芯厚度，其厚度很??；另外條沿次級銅導(dǎo)體的長度方向，是一個優(yōu)良的導(dǎo)熱體。磁芯與次級銅導(dǎo)體焊接在一起。所以，熱通路可以配合磁芯損耗和線圈損耗一起排除熱量。從初級線圈到次級線圈的熱路徑非常短而且在線圈內(nèi)沒有過多的繞制匝數(shù)來阻礙熱量排散④高頻特性設(shè)計。近幾年來，由于DC／DC電源的工作頻率越來越高，這使得很多磁性元件和濾波電容越來越小，瞬態(tài)反應(yīng)得以提高。元器件越小價格越低，并且還可提高電源密度及縮小外形。一般來說，高頻工作的結(jié)果會使開關(guān)損耗增大，電源適配器變壓器過熱。但是，扁平式的電源適配器變壓器技術(shù)解決了這一問題，并通過一個經(jīng)濟(jì)實(shí)用和標(biāo)準(zhǔn)的模塊化方法達(dá)到電源適配器變壓器的高頻特性。

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| 發(fā)布時間：2018.04.02 來源：電源適配器廠家

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