高頻平板變壓器的原理與設(shè)計

例如：功率=600W，匝比n=8：1，輸出電壓UO=5V，輸出電流IO=150A，需選FTI－12X2A－1B或FTI－12X2A－5B的5個模塊。

（5）按照下面的公式計算原邊繞組匝數(shù)

M×N=n（4）

式中M——模塊數(shù)；

N——穿過模塊的原邊繞組匝數(shù)。

在本例中，M=5和匝比n=10，因此N=10/5=2匝。

（6）由原邊繞組電流來計算和選定導(dǎo)線尺寸。對平板變壓器來說，1A電流只需大約0.025mm2的導(dǎo)線就可以了（對常規(guī)變壓器來說，1安電流需0.25mm2的導(dǎo)線）。當(dāng)然，導(dǎo)線尺寸選大一點，可減小銅耗，使變壓器效率高一點。在本例中，功率為750W，輸出電壓為5V，半橋電路結(jié)構(gòu)，匝比n=10：1，加到變壓器上的交流輸入電壓近似為150V。通過原邊繞組的電流是750/150=5A，用1.25mm2導(dǎo)線就可以了。

（7）選擇合適的絕緣導(dǎo)線。電氣絕緣推薦采用聚四氟乙烯外皮的導(dǎo)線或三重絕緣導(dǎo)線。FTI系列模塊的原邊和副邊繞組之間墊有聚四氟乙烯襯墊。采用聚四氟乙烯外皮的導(dǎo)線和在原邊和副邊繞組之間墊上聚四氟乙烯襯墊就能使其擊穿電壓超出40000V。

6平板變壓器的編號含義

平板變壓器的兩種編號及其所表示的內(nèi)容如圖6（a）(FTI)及(b)(CTI)所示。說明如下：

（1）在CTI系列中，如需要中心抽頭，可選匝比一項中有“C”字的。例如3C=3＋3表示匝比為3：1的中心抽頭。

（2）在CTI系列中，變壓器的原副邊繞組和電感都按標(biāo)準(zhǔn)做在模塊中。而FTI系列，其變壓器的原邊繞組沒有安裝。使用時，用戶可按所需的匝比自行繞制。因為原邊繞組是標(biāo)準(zhǔn)的而且匝數(shù)又非常地少，所以繞制原邊繞組的方法是非常簡單的。原邊繞組要穿過所有模塊，并用足夠的匝數(shù)去獲得所需的匝比。

7結(jié)語

通過上述計算和分析可得出高頻平板變壓器的特點有：

（1）電流分配

典型的平板變壓器副邊繞組有若干個并聯(lián)的線圈。每一個副邊繞組都和同一個原邊繞組相耦合。所以，副邊繞組電流產(chǎn)生的安匝數(shù)和原邊繞組產(chǎn)生的安匝數(shù)相等（忽略勵磁電流）。這種特性對并聯(lián)整流電路特別有用。繞組電流分配均等，在并聯(lián)整流電路中就不需要均流電阻或加其它元件。

（2）很高的電流密度

平板變壓器有極好的溫升特性設(shè)計。因為這些特性，所以它能在很小的封裝內(nèi)達(dá)到很高的電流密度。

（3）高效率

調(diào)節(jié)漏電感，使它能具有很快的開關(guān)時間，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。

（4）高功率密度

因為平板變壓器元件的尺寸很小，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，實現(xiàn)高功率密度。它的電流密度可做到30A/模塊。

圖5四磁芯模塊FTI/CTI－Xx4A－1B/2B/3B(匝比8：1)

圖6平板變壓器的兩種編號及其所示的內(nèi)容

（5）低成本

整個變壓器是由少量有關(guān)的廉價元件組成，加上組裝又很方便，所以變壓器的成本是很低的。

（6）節(jié)省和它連接的部件成本

由于它的漏電感很小，開關(guān)損耗很低，加在和它相連接部件上的應(yīng)力減少。因此和它連接的部件能使用成本較低的低功率定額的部件。

（7）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－40℃G130℃之間工作。

（8）低的泄漏電感

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。

（9）極好的高頻特性

在這之前，當(dāng)變壓器運行在高頻時會使開關(guān)損耗增大和使變壓器過熱。平板變壓器的出現(xiàn)，使這些問題得以解決。平板變壓器能設(shè)計為高頻變壓器，提供一種既經(jīng)濟(jì)又好的變壓器模塊。它可工作在100kHz～500kHz之間。

（10）結(jié)構(gòu)簡單

平板變壓器是由少量部件和最少的繞組構(gòu)成的，這種模塊在自動化裝配中特別適用。

（11）外形低

在平板變壓器中所用的磁芯是很小的，并能排列在平板的表面上。每一磁芯單元外形在8mm～25mm范圍內(nèi)。

（12）絕緣強度高

平板變壓器很容易按要求的絕緣層數(shù)、厚度進(jìn)行絕緣。能按客戶對漏電距離的要求進(jìn)行介電絕緣。原邊和副邊繞組之間的耐壓大于40000V。

[編者注]本刊今年1月出版的第1·2期合刊P.9上登出“高頻低造型電源變壓器的設(shè)計與應(yīng)用”一文，這里用“低造型”（Lowprofile)一詞。該文刊出后收到關(guān)心本刊的學(xué)者來函，認(rèn)為這種說法欠妥，他建議稱作“薄型”為好。本期發(fā)表的葉治政教授撰寫的文章稱為“平板（Flat）”變壓器，由于該名稱尚未確定，這里只好尊重作者的意見了。希望電源技術(shù)專家們給這種新型變壓器（電感器）賦予一個確切的名稱。