平面變壓器的選型原則

　　1、根據(jù)輸出電壓的大小來選用相應(yīng)型號的電力變壓器平面變壓器

　　2、根據(jù)輸出電流的大小來確定并聯(lián)的平面變壓器個數(shù)

　　3、根據(jù)輸入輸出電壓的電力變壓器大小來確定變比和原邊線圈的匝數(shù)。

　　例如，開關(guān)電原輸出電壓5V，輸出電流150A。選用5V系列的平面變壓器FTI-12 X 2A-XX。如果用FTI-12 X 2A-1A，就需要5個并關(guān);如果用FTI-12 X 2A-5A（實際就是由5個FTI-12 X 2A-1A并聯(lián)構(gòu)成），只需要1個。

　　此外，實際應(yīng)用中還需要知道平面變壓器的變化和原邊線圈的匝數(shù)。變比可用下面公式進行計算：

　　變比=K X N X P：1

　　式中，K是系數(shù)。當平面變壓器的輸出是通過中心抽頭時，K=0.5;平面變壓器無中心抽頭時，K=1。N是并聯(lián)的平面變壓器單元個數(shù)。P平面變壓器原邊匝數(shù)。

　　上面的例子中，如果輸出平面變壓器使用中心抽頭，輸入的直流電壓為150V，變比可定為10：1，則原邊匝數(shù)P=10/（0.5X5）=4。如果輸入的直流電壓為300V，變比可定為201，則原邊匝數(shù)P=20/0.5X5=8。由此可見平面變壓器的原邊繞組的匝數(shù)通常是很少的。

　　平面變壓器的分類

　　1、PCB型變壓器

　　印刷電路PCB（printedcircuitboard）型變壓器可省去繞組骨架，能增大散熱面積，能減小在高頻工作時由集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)所引起的渦流損耗，也能增大電流密度，其電流密度最高可達20A/mm，功率大，工藝簡單。但用PCB，窗口利用率低，僅為0.25~0.3，傳統(tǒng)變壓器的窗口利用率為0.4，其體積也較大。PCB型變壓器其功率可高達20kW，頻率可達兆赫數(shù)量級。采用pulse的平面技術(shù)，多層PCB夾在磁芯之間，薄型高效鐵氧體平面變壓器，其底部面積小，高度只有7.4mm，工作頻率為150~750kHz，工作溫度為-400~1300。

　　2、厚膜變壓器

　　厚膜變壓器是為了克服薄膜變壓器中導(dǎo)體電阻大的缺陷而提出的。以氧化鋁作基體，采用厚膜工藝，在其上、下表面各印制了初級和次級繞組，用鐵氧體制作的平面變壓器在2MHz，輸出功率為75W時，效率達85%。厚膜工藝制造出的平面變壓器效率一般較低，因此尋求更進一步的工藝技術(shù)以完善平面變壓器制造的厚膜工藝是實現(xiàn)平面變壓器高頻集成化的關(guān)鍵。

　　3、薄膜型變壓器

　　薄膜型變壓器是一種用磁性薄膜研制的疊層微型變壓器，采用薄膜后高度低于1mm，工作頻率超過1MHz，其體積小，易于集成，但只適用于小功率情況。它們絕大多數(shù)采用金屬磁性材料，如坡莫合金、鐵硅鋁和非晶合金。主要是因為它們有高BS和高磁導(dǎo)率。Tsuijimotl等人用帶式（銅厚35μm，長34mm，寬3mm）加以絕緣膜（厚100μm），非晶CoNbZr膜（1.8μm）構(gòu)成一種能在高頻下輸出電壓可控的薄膜變壓器——針孔型變壓器，還制成了厚度為210μm的片式變壓器。它是采用兩層10μm厚的CoZr非晶薄膜做成的，用于5V、0.3A、1MHz的開關(guān)電源，77.5%鐵氧體材料（以MnZn系為主）也可以制成薄膜型變壓器，但用常規(guī)的方法很難制出合適的微型磁膜，故需開發(fā)新的成膜技術(shù)。目前國外主要采用PVD、CVD等沉積技術(shù)配合化學(xué)蝕刻，激光燒蝕法、光照射低溫鍍膜法等成膜技術(shù)。YamaguchiK等設(shè)計制作的微型變壓器，其面積只有2.4mm×3.1mm，在10MHz時效率可達67%。

　　4、亞微米型變壓器

　　亞微米變壓器是利用化學(xué)法合成，采用低溫（900℃）燒結(jié)的NiCuZn鐵氧體為介質(zhì)材料，以Ag為內(nèi)電極，用流延和絲網(wǎng)印刷技術(shù)的方法制備而成的，其體積小、質(zhì)量輕、易于集成、工藝簡單。兩種片式亞微米型變壓器，外形尺寸分別為2.1cm×2.1cm×1mm和8mm×8mm×1mm，設(shè)計變壓比分別為6和4，工作頻率為1~10MHz。亞微米型平面變壓器結(jié)構(gòu)新穎，改變了傳統(tǒng)變壓器的結(jié)構(gòu)特征，將變壓器原邊和副邊繞組采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)燒制在鐵氧體材料中，外型類似表貼的集成電路器件。對亞微米型平面變壓器的電氣性能測試表明：①空載情況下，變壓比先隨著輸入電壓的增加而增大，而后隨著輸入電壓的增加而減小，范圍內(nèi)達到最大值。另外，變壓比隨著輸入信號頻率的增加而增大。②在一定輸入頻率和電壓情況下，輸出功率隨負載的增大先升高再降低，存在一個輸出功率最大的負載電阻值。③在一定輸入電壓和輸出負載的情況下，隨著輸入電壓頻率的增加，變壓器的變壓比逐漸增大，當輸入電壓頻率高于某一臨界值后，變壓比基本保持不變。波形畸變程度隨著輸入電壓頻率的增加而減小。④在一個固定輸入頻率下，存在一個飽和負載電阻值，當負載電阻值小于飽和負載電阻值時，則變壓器的輸出電壓隨負載增大而增大，但當負載電阻值大于飽和負載電阻值時，輸出電壓的變化很小或基本保持不變。隨著頻率的升高飽和負載電阻值逐漸增大。在負載電阻值等于飽和負載電阻值時，變壓器的變壓比基本不隨輸入電壓的變化而變化，但隨著輸入電壓的升高，輸入輸出電壓的波形畸變程度增強。

　　平面變壓器的結(jié)構(gòu)特點

　　1）銅箔式平面變壓器，這種方式是利用銅箔作繞組，折疊成多層線圈，適合于制造低壓、大電流的變壓器；

　　2）多層印刷板式平面變壓器，這種變壓器是采用印刷電路板制造工藝，在多層板上形成螺旋式線圈，適合于制造性能比較穩(wěn)定的中小功率的變壓器。

　　平面變壓器優(yōu)勢

　　平面變壓器與常規(guī)變壓器相比，磁芯尺寸大幅度縮小，特別是高度縮小最大。這一特色對電源設(shè)備中在空間受到嚴格限制的場合下具有相當大的吸引力，從而可成為許多電源設(shè)備中首選的磁性元件。平面變壓器結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，也為它的電氣特性帶來了許多優(yōu)點：功率密度高，效率高，漏感低，散熱性好，成本低等。

　　平面變壓器的應(yīng)用

　　平面變壓器從問世到現(xiàn)在短短的10多年間已經(jīng)在通信、筆記本計算機、汽車電子、數(shù)碼相機和數(shù)字化電視等方面得到了廣泛的應(yīng)用。如采用平面變壓器制成的5～60W功率范圍的DC-DC變換器，已應(yīng)用于電信系統(tǒng)插卡式板上電源。由于汽車中特殊的電氣和機械環(huán)境，對變壓器設(shè)計和工藝提出更嚴格的要求。平面變壓器應(yīng)用于氙弧燈鎮(zhèn)流器的DC-DC變換器，已經(jīng)在中檔轎車中使用。其次，寬帶傳輸應(yīng)用的平面變壓器，也顯示了良好的發(fā)展前景。除此以外，平面變壓器的產(chǎn)品品種已涉及到常規(guī)的鐵氧體磁芯變壓器的各個方面，如功率變壓器、帶寬變壓器和阻抗匹配變換器等。由于其一致性好、體積小等特性使其特別適用于在內(nèi)部空間小，對節(jié)能和散熱要求苛刻的電子設(shè)備中使用。在國防、航空、航天等對重量和穩(wěn)定性要求極高的領(lǐng)域，平面變壓器的應(yīng)用也將會給系統(tǒng)的小型化開拓一個嶄新的局面。

　　總之，小型化、平面化的電感鐵氧體元件將更加引起人們應(yīng)用的興趣，相信在某些高技術(shù)領(lǐng)域里，平面變壓器將很快取代傳統(tǒng)變壓器，并逐步實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。