變壓器發展的趨勢

畢衛紅

摘 要：變壓器的微型化是變壓器技術發展的必然趨勢。就目前來看以鐵氧體為磁芯的平面變壓器體積小功率密度大是現在微型變壓器的主流。以微制造技術的薄膜變壓器正處于研制階段實際中推廣應用還是個別事例。隨著電子技術的飛速發展鐵氧體平面變壓器仍將在較大功率的模塊電源中發揮主要作用。

關鍵詞：變壓器；平面變壓器；電磁感應原理

一、變壓器基本工作原理

變壓器利用電磁感應原理制成的電器設備。簡單說就是：電生磁：一次側通入交變電流，在鐵芯是產生變化磁場。變壓器只能輸入交流電壓，從變壓器一次繞組兩段輸入交流電壓，從二次繞組輸出交流電壓。

二、平面變壓器結構原理

平面變壓器通常有2個或2個以上大小一樣的柱狀磁芯。現以2個磁芯的平面變壓器為例介紹其結構，如圖1所示。每個磁芯柱在對角線上的兩角都用銅皮連接，銅皮在通過磁芯柱時緊貼磁芯內壁。兩個磁芯并排放置，相鄰的兩角用銅皮焊接起來，在一個磁芯的一個外側面上的兩個角上的銅皮用一片銅皮焊接在一起，這就是平面變壓器次級線圈的中心，如果在這里引出抽頭，就是次級線圈的中心抽頭；在另一個磁芯的外側面上的兩個角上的銅皮就是平面變壓器次級線圈的兩端。這樣就基本構成一個平面變壓器的主體部分。它的次級線圈只有一匝，而且可以帶有中心抽頭。一個完整的平面變壓器還有一個預置的儲能電感，它的一端常接在中心抽頭上，上、下各有一片固定銅板，它們將磁芯和濾波電感夾在中間，同時作為整流電源的兩極和散熱板。

由此可見，平面變壓器是由銅質引線框和扁平的連續銅質螺旋線構成，代替了在常規鐵氧體鐵芯上繞制的磁性銅線，該螺旋線是在敷有銅箔的介質材料薄片上蝕刻而成，然后把他們疊積在扁平的高頻鐵氧體鐵芯上，構成變壓器磁路。然后，鐵芯材料用小粒徑環氧樹脂粘合，以便使鐵芯損耗最小，螺旋線疊層內的耐高溫（130）絕緣材料確保了繞組之間的高度絕緣。

三、平面變壓器分類優勢

平面變壓器的分類：平面變壓器按設計制作工藝的不同，可分為印刷電路（PCB）型，厚膜型、薄膜型、亞微米型4種。平面變壓器與常規變壓器相比，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備中首選的磁性元件。平面變壓器結構上的優勢，也為它的電氣特性帶來了許多優點：功率密度高，效率高，漏感低，散熱性好，成本低等。

四、平面變壓器的應用

平面變壓器從問世到現在短短的10多年間已經在通信、筆記本計算機、汽車電子、數碼相機和數字化電視等方面得到了廣泛的應用。如采用平面變壓器制成的5～60W功率范圍的DC-DC變換器，已應用于電信系統插卡式板上電源。由于汽車中特殊的電氣和機械環境，對變壓器設計和工藝提出更嚴格的要求。平面變壓器應用于氙弧燈鎮流器的DC-DC變換器，已經在中檔轎車中使用。其次，寬帶傳輸應用的平面變壓器，也顯示了良好的發展前景。除此以外，平面變壓器的產品品種已涉及到常規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部空間小，對節能和散熱要求苛刻的電子設備中使用。在國防、航空、航天等對重量和穩定性要求極高的領域，平面變壓器的應用也將會給系統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用的興趣，相信在某些高技術領域里，平面變壓器將很快取代傳統變壓器，并逐步實現規模化生產。