一、平板變壓器分類及特點(diǎn)介紹
總體來(lái)說(shuō)共分4種:第一種是,平板鐵氧體磁芯,傳統(tǒng)繞線型繞組結(jié)構(gòu),主要一些高頻、高壓小功率變壓器,與傳統(tǒng)變壓器比優(yōu)勢(shì)不大;第二種是平板鐵氧體磁芯,銅箔式繞組結(jié)構(gòu),主要應(yīng)用在需要輸出低壓大電流的高頻、大功率開(kāi)關(guān)電源模塊中;第三種是平板鐵氧體磁芯,PCB印制板繞組,主要是一些高頻、中小功率的變壓器;第四種是采用LTCC(陶瓷低溫共燒)工藝,在鐵氧體薄片上印刷繞組,形成繞組陣列,多層黏結(jié)疊加,共燒成一體,主要是在高頻小信號(hào)線路中信號(hào)寬帶傳輸、隔離等作用.
平板變壓器的主要特點(diǎn)是:
1產(chǎn)品呈平板狀、體積小、厚度小,符合電源的模塊化發(fā)展趨勢(shì);
2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,平板變壓器是由少量部件和最少的繞組構(gòu)成的,這種模塊在自動(dòng)化裝配中特別適用.
3工作頻率高,功率密度大:傳統(tǒng)變壓器運(yùn)行在高頻時(shí)會(huì)使開(kāi)關(guān)損耗增大和使變壓器過(guò)熱.平板變壓器的出現(xiàn),使這些問(wèn)題得以解決.平板變壓器能設(shè)計(jì)為高頻變壓器,提供一種既經(jīng)濟(jì)又好的變壓器模塊.它可工作在100kHz~1000kHz之間.因?yàn)槠桨遄儔浩髟某叽绾苄?它具有極好的溫度耗散特性,所以能和有關(guān)的半導(dǎo)體器件和電感緊密地封裝在一起,實(shí)現(xiàn)高功率密度.
4工作效率高:調(diào)節(jié)漏電感,使它能具有很快的開(kāi)關(guān)時(shí)間,很低的交叉損耗,就能使它達(dá)到很高的效率.這種變壓器副邊繞組和原邊繞組之間的匝間傳導(dǎo)損耗是很小的.
5極好的熱耗散特性:平板變壓器是具有高表面積體積比、很短的熱通道的小元件.有利于散熱.原邊和副邊繞組之間的匝間損耗很小.這種磁芯特有的幾何外形能有效地減小磁芯損耗.所以它能做到高磁通密度.它可在-55~130℃之間工作.
6電磁輻射干擾小:繞組和繞組之間的良好耦合,就能使繞組匝間的漏電感保持在最小值.輸出端到輔助部件的連線很短而且是緊裝配,所以繞組相互之間連線上的漏電感也是最小的,因此電磁輻射干擾小.
7可靠性高;
8絕緣強(qiáng)度高
二、國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
在國(guó)外這四種平板變壓器均已試制成功,但僅有一些國(guó)外名牌企業(yè),如Magnetics公司在近兩年首先推出了功率平板變壓器用磁芯并逐步得到了應(yīng)用;美國(guó)Flat Transformer Technology 和PAYTON(佩頓)公司實(shí)現(xiàn)了用前三種平板變壓器的批量生產(chǎn),PAYTON的平面變壓器產(chǎn)品功率從5W-20KW全系列產(chǎn)品.臺(tái)灣的Pulse只能三種小功率平板變壓器的批量生產(chǎn),目前在二次通信電源的DC-DC模塊產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛,生產(chǎn)的300W以下產(chǎn)品系列很全;美國(guó)Midcom,Inc公司實(shí)現(xiàn)了用第四種平板變壓器的批量生產(chǎn).
三、 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
應(yīng)用:在國(guó)內(nèi)在通信行業(yè)的二次電源(低壓DC-DC)中已經(jīng)開(kāi)始使用高頻功率平板變壓器,但功率在600W以下,目前應(yīng)用較多的是全磚300W和半磚150W的產(chǎn)品,開(kāi)關(guān)電源工作頻率大約在200kHz-300kHz,發(fā)展趨勢(shì)是500kHz-1MHz的高頻高功率密度產(chǎn)品,此類產(chǎn)品只能應(yīng)用平面變壓器.在居電源業(yè)界領(lǐng)先的通信行業(yè)的一次電源,仍然采用傳統(tǒng)的變壓器,工作頻率在100kHz以下,如48V50A電源變壓器,體積大約在60×80×60,功率密度大約在10W/cm3,高頻功率平板變壓器的功率密度在同樣的工作頻率和體積下大約是傳統(tǒng)變壓器的3~5倍,也就是說(shuō)同樣功率的變壓器如果采用平板變壓器式結(jié)構(gòu),則整個(gè)變壓器的體積可縮小為原來(lái)的1/3~1/5.
目前,功率超過(guò)600W、頻率超過(guò)100kHz的大功率平板變壓器在國(guó)內(nèi)很少有批量生產(chǎn)應(yīng)用.但是隨著電源技術(shù)發(fā)展的需要,尤其是通信電源、電鍍電源、逆變電源中都在開(kāi)始應(yīng)用,但是由于目前受到成本高的限制大多應(yīng)用在軍用電子和高檔工業(yè)產(chǎn)品中,但是這類變壓器正在得到國(guó)內(nèi)業(yè)界的重視.
另在汽車(chē)電子中,平面變壓器、電感器在國(guó)外產(chǎn)品中已經(jīng)大批量應(yīng)用,如汽車(chē)的超薄型HID(海拉、松下、日立、三菱等汽車(chē)大燈安定器)中應(yīng)用的就是平面變壓器和表貼類電感器產(chǎn)品.隨著汽車(chē)電子產(chǎn)品的小型化,高功率趨勢(shì),電子產(chǎn)品內(nèi)部用使用平面電感器、變壓器是必然發(fā)展趨勢(shì).
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)平面變壓器的廠家大多集中在深圳,并且廠家不多,如深圳的京泉華、海光、博多,還有就是四川的899廠,都已經(jīng)形成批量,生產(chǎn)的產(chǎn)品多為成熟的大批量全磚、半磚等DC-DC電源模塊用平面變壓器、電感器產(chǎn)品.這些企業(yè)的優(yōu)勢(shì)是:深圳企業(yè)是采用大批量、低成本生產(chǎn)通用品種平面變壓器;899借助自身生產(chǎn)磁性材料的優(yōu)勢(shì),在國(guó)內(nèi)應(yīng)該是最成功的平面變壓器產(chǎn)品企業(yè),目前也多供貨中興、華為等國(guó)內(nèi)大企業(yè).
四、我公司產(chǎn)品情況
在以北京為中心的北方變壓器企業(yè)目前形成批量生產(chǎn)平面變壓器、電感器的企業(yè),就我們所知很少,我公司更注重各類平面變壓器、電感器產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)發(fā),針對(duì)客戶不同需求進(jìn)行配套研制,主要產(chǎn)品有二次通信電源DC-DC 50W、100W,150W、300W、600W等產(chǎn)品,開(kāi)關(guān)頻率一般為200kHz-300kHz,500kHz產(chǎn)品也已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用,1MHz工作頻率產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā),系列已經(jīng)比較全(可提供從進(jìn)口濾波、表貼電流互感器、平面主變壓器、輸出濾波平面電感器、其他輸出濾波的表貼電感器的整套電源需要的感性器件產(chǎn)品.).一次電源用產(chǎn)品目前有AC-DC,1000W、1500W-2000W、3000W、5000W產(chǎn)品,由于開(kāi)關(guān)電源受到其他器件的限制,開(kāi)關(guān)頻率主要集中到100kHz左右,由于成本因素在軍用電源產(chǎn)品應(yīng)用較多.
在雷達(dá)發(fā)射機(jī)類產(chǎn)品中的高壓電源中(輸出電壓一般在2000V,4000V,6000V一般多路輸出)平面變壓器、電感器是最優(yōu)的選擇,目前這類高壓類平面變壓器電感器產(chǎn)品,我公司主要配合軍用單位進(jìn)行電子對(duì)抗類軍用雷達(dá)發(fā)射機(jī)電源中高壓平面電源配套研制.這類產(chǎn)品由于輸出電壓高,頻率高對(duì)分布參數(shù)要求高,因此技術(shù)難度較大.現(xiàn)在民用和工業(yè)用市場(chǎng)還沒(méi)有大量推廣.
美國(guó)PULSE系列平面變壓器、電感器系列產(chǎn)品,我公司已經(jīng)研制出代替產(chǎn)品,性能相當(dāng),價(jià)格有很大優(yōu)勢(shì);對(duì)于POWERONE電源模塊用平面變壓器,我公司也已經(jīng)有代替產(chǎn)品.目前應(yīng)用較多的日本LAMDA模塊,如DC-DC600W,280V-28V模塊用平面變壓器、電感器,AC-DC 800 W 220V-28V電源模塊用平面變壓器、電感器,EMI濾波器件,APFC電感器,驅(qū)動(dòng)變壓器,電流互感器.