平面变压器设计资料
印制板平面变压器及其设计方法
印制板平面变压器及其设计方法平面变压器(Planar Transformer)是现代电子设备中常见的一种电力转换器件,它具有体积小、功率密度高、效率高等优点,在高频应用中广泛使用。
本文将介绍平面变压器的基本原理及其设计方法。
一、平面变压器的基本原理平面变压器是通过在层板或多层板上分布式绕制高导电性的导线来实现电磁能的传输的一种变压器结构。
相比传统的线性绕制变压器,平面变压器的导线更加紧凑,可以提高电路的热耦合效果,从而提高效率。
平面变压器主要由主绕组和副绕组组成,两者之间通过互感耦合进行能量传输。
主绕组和副绕组都是由导线在平面上绕制而成,副绕组通常绕制在主绕组上方或下方的另一平面上。
这种结构可以减小漏感应耦合,提高效率。
二、平面变压器的设计方法1.确定基本参数:根据应用需求确定平面变压器的输入电压、输出电压、额定功率等基本参数。
2.计算变压器的参数:根据基本参数,计算变压器的变比,即主副绕组的匝数比。
变比的选择会影响到变压器的效率和输出电流的稳定性。
3.计算导线的尺寸:根据变压器的额定功率和电流,计算主绕组和副绕组导线的尺寸。
导线的尺寸会影响到导线的电阻和损耗,同时也需要考虑到导线间的绝缘和间隔,避免电弧击穿。
4.绘制变压器的外形:根据导线的尺寸和布局确定变压器的外形尺寸。
通常采用绘制软件进行设计,以便更好地进行后续的制造和组装。
5.选择磁芯材料:根据变压器的工作频率和功率密度选择合适的磁芯材料。
磁芯的选择会影响到变压器的磁耦合效果和磁滞损耗。
6.计算磁芯的尺寸:根据变压器的输入电压和工作频率,计算磁芯的尺寸和磁通密度。
磁芯的尺寸和磁通密度会影响到变压器的效率和磁耦合效果。
7.进行仿真和优化:使用电磁场仿真软件对设计进行模拟和优化,以改善变压器的性能,如减小漏感应耦合、降低电磁干扰等。
综上所述,平面变压器是一种高效、高密度的电力转换器件,其设计需要根据具体应用需求确定基本参数,计算变压器的参数和导线尺寸,并选择合适的磁芯材料和计算磁芯尺寸。
模块电源中平面变压器的设计与应用
模块电源中平面变压器的设计与应用平面变压器是一种特殊的变压器,它采用平面线圈结构,相对于传统的线圈结构,具有体积小、重量轻、功率密度高、成本低等优点。
这使得平面变压器在电子设备中得到了广泛的应用。
本文将从设计和应用两个方面,介绍平面变压器的相关知识。
一、平面变压器的设计1.线圈结构设计平面变压器的线圈主要由两个平行排列的薄片形成,每个薄片上绕有若干层线圈。
为了提高变压器的效率,一般采用高导磁率材料,如硅钢片,以减小磁通的损耗。
此外,薄片的宽度应根据设计的功率和频率来确定,需要满足一定的磁通密度和电流密度。
2.选材设计平面变压器的选材设计主要涉及材料的导磁性能和绝缘性能。
对于导磁材料,一般采用具有高导磁率和低回磁特性的材料。
对于绝缘材料,一般需要具有较高的击穿电压和耐热性。
此外,还需要考虑材料的成本、可加工性以及环境友好性等因素。
3.磁芯设计平面变压器的磁芯一般采用环形状,以方便线圈绕制。
磁芯的选用应考虑其导磁性能和磁阻特性,以减小磁通的损耗。
同时,磁芯的尺寸和形状也需要根据设计的功率和频率来确定,以满足一定的电感值和磁通密度要求。
4.散热设计由于平面变压器的功率密度较高,因此散热设计非常重要。
一般可以通过增加散热片的面积、使用导热材料等方式来提高散热效果。
另外,也可以通过合理的线圈布局来提供空气流动,从而提高散热效果。
二、平面变压器的应用1.电源模块平面变压器广泛应用于各种电源模块中,如手机充电器、笔记本电源适配器等。
由于平面变压器的体积小、重量轻,非常适合于电源模块的紧凑设计。
此外,平面变压器还具有高效率、低磁声等特点,可以提高电源模块的整体性能。
2.通信设备平面变压器也被广泛应用于通信设备中,如路由器、交换机等。
通信设备对电源的稳定性和转换效率要求较高,平面变压器可以满足这些要求。
同时,平面变压器还具有高密度布局和低漏磁等特点,可以减小设备体积,提高系统的集成度。
3.汽车电子随着电动汽车的普及,平面变压器也开始在汽车电子中得到应用。
平板变压器设计
高频变压器 ———— 平面系列(100W~200W EI22)
■ □功率密度大; □漏感低; □分布电容小; □性能稳定,一致性好,适合批量生产,便于调试; □良好的磁屏蔽特性; □适合各种电路拓扑;
■ □功率:最大功率200W; □工作频率:200kHz-400kHz,(500kHz,300W); □封装尺寸:31mm×24mm×9.8mmmax(高); □安装形式:SMT(可以选择插装); □工作温度范围:-40℃-130℃(民用);
DN150-48S24T 5:6
DN150-48S48T 5:12
初级电感量
>145uH >65uH >95uH >95uH >65uH >95uH >95uH
漏感
<1uH <1uH <1uH <1uH <1uH <1uH <1uH
直流电阻
初级直流电阻 次级直流电阻
BJDEEN
高频变压器、电感器手册目录
电路介绍 应用介绍 平面变压器;平面电感器
电流互感器
表贴变压器电感器 表贴工字型电感
1 2 3~24
25
26~30 31
地址:北京市酒仙桥中路3号 Tel: 010-51645720 Fax:010-51645721
博客 : (最新技术资料下载) web: E-mail: bjdeen@
引出;可进行全灌封
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BJDEEN
高频变压器 ———— 平面系列(100W~200W EI22)
PCB板平面变压器设计与仿真
2006年11月09日03:071引言当前,电力电子设备不断朝着更小体积、更高功率密度和更高效率发展,变压器作为电力电子设备中的关键元件之一,其体积变得更小、重量变得更轻、性能也在很大程度上得到了提升。
特别是PCB板平面变压器与传统线绕变压器相比,无论在成本、体积、重量、性能等方面都更胜出一筹,且发展十分迅速。
它已在通讯、计算机、汽车电子、数码相机、数字电视等得到了广泛的应用;也将在国防、航空、航天等对重量、体积和性能要求较高的领域拓展出一个崭新的局面。
2分析与设计2.1技术指标本文是为某预研课题设计的PCB板平面变压器,其基本技术要求是:a.输入电压300Vb.输出电压48Vc.输出功率1kWd.开关频率100KHze.最大工作比0.5f.变压器的高度为20mm。
2.2选择磁心为了降低变压器的高度,我们选择了铁氧体的平面磁心(PLANAR CORE)。
它与常规EE型磁心相比,其磁心高度低了很多,磁心的表面比(CORE ASPECT RATIO)也低了很多。
是制作平面变压器的最佳选择(如图1)。
如果选择常规EE型磁心,即使采用横卧式安装,其高度超过60mm;如果选择平面磁心,其高度为20mm。
正因为平面磁心的高度和表面比都小了很多,所以它的磁路长度小了很多,而表面积增加了许多。
这两个参数一小,一大,对提高变压器的功率密度和效率极为有利,磁路长度的减小,增大了励磁电感,减小了空载损耗,减小了漏感,提高了效率;表面积的增加,增加了散热面积,减小了热阻,提高了功率密度。
2.3确定最佳磁感应强度B和最佳电流密度J在设计变压器时,如何确定最佳磁感应强度B和最佳电流密度J是设计变压器的关键。
对设计平面变压器尤其重要,因为对平面变压器来说,不能有设计余量。
如果有设计余量,那么它的体积、重量就无法减小。
为了设计计算方便快捷,我们建立了最佳磁感应强度和最佳电流密度的设计软件程序。
该套设计程序的界面非常简洁,一目了然,很容易操作。
平面变压器
编辑
(1)除了合理布局和控制电路采用了表面贴工艺来节省空间外,还采取了更有效的措施来避免传统体积较大的高频功率变压器占用有限的空 间。 (2) 工作环境温度高。相对于其它整流模块 -25 ℃ ~ +50 ℃ 的工作环境, 该模块能工作在 -25 ℃ ~ +70 ℃ 的环境中,以满足一些恶劣条件的需求。因此,正常工作时,模块内部温升会更加高,要求变压器能 承受高温。 (3) 该模块的EMI、杂音等指标要求高。要求有切实的措施来改进这些方面。
图2与图3给出了在不同的间隙下漏感和交流阻抗的变化,可以明显地看出间隙越大,漏感越大,交流阻抗越小。在间隙增加1mm的状况下 漏感值增加了5倍之多。因此,在满足电气绝缘的情况下,应该选用最薄的绝缘体来获得最小的漏感值。
然而,容性效应在平面变压器中是非常重要的,在印制电路板上紧密绕制的导线使得容性效应非常的明显。而且绝缘材料的选取对容性值也 有着非常大的影响,绝缘材料的介电常数越高,变压器的容性值越高。而容性效应会引起EMI,因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的 绕组传播这种干扰。为了验证,笔者做了一个试验,在铜导线的间隙增加O.2mm的情况下,而电容值就减少了20%。因此,如果需要一个 比较低的电容值,则必须在漏感和电容值之间做出一个折中的选择。
平面变压器在开关电源中的技术优势
编 摘 要:
高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势,要做到这一点,必须提高磁元件的功率密度平面变压器因为特殊的平面结构和绕组的紧密耦 合,使得高频寄生参数大大降低,极大地改进了开关电源的工作状态,因此近年来得到了广泛的使用研究了几种不同的平面结构和绕组制作 的方式,介绍了设计平面变压器的一个标准方法,从而使得设计过程变得更加简单,大大降低了设计成本。最后,比较了平面变压器和传统 变压器的一些参数,并给出了设计方针. 关键词:平面变压器;漏感;插入技术
印制板平面变压器及其设计方法
印制板平面变压器及其设计方法印制板平面变压器是一种广泛应用于电路板中的小型变压器,其结构紧凑、体积小,具有良好的电磁兼容性和耐热性能,能够满足电子产品对于节省空间和提高性能的要求。
本文将就印制板平面变压器及其设计方法进行探讨。
一、印制板平面变压器的结构与原理印制板平面变压器的结构主要由两部分组成:铁芯和线圈。
铁芯由磁性材料制成,线圈则由导体材料绕制而成。
当外部交流电源施加在线圈上时,线圈中产生电磁场,通过铁芯传导到另一端的线圈中,从而实现电能的传输和变换。
印制板平面变压器的特点是线圈和铁芯均采用印制板技术制作而成,具有结构紧凑、体积小、重量轻、功率密度高等优点。
同时,其电磁兼容性能好、耐热性能强,能够满足电子产品对于节省空间和提高性能的要求。
二、印制板平面变压器的设计方法印制板平面变压器的设计方法主要包括铁芯的选择、线圈的绕制和参数的计算。
1.铁芯的选择铁芯是印制板平面变压器的核心部件,其选择应考虑到磁导率、饱和磁感应强度、磁滞损耗、温度系数等因素。
一般采用磁性材料如硅钢片、铁氧体等制作。
2.线圈的绕制线圈的绕制是印制板平面变压器的关键步骤,其绕制方式直接影响到变压器的性能和效率。
一般采用绕线机进行绕制,绕制时应注意线圈匝数、线径、层数等参数的控制,以确保变压器的匹配度和电气性能。
3.参数的计算印制板平面变压器的参数计算包括电压比、匝数比、功率、直流电阻等参数的计算。
根据实际需求和规格要求,通过公式计算得到合适的参数值,并进行合理的调整和优化。
三、印制板平面变压器的应用领域印制板平面变压器广泛应用于电子产品中,如高频电源、通讯设备、计算机、音频设备、电视机等。
其体积小、功率密度高、电磁兼容性好等优点使其在电子产品中得到了广泛的应用。
四、印制板平面变压器的发展趋势随着电子产品的不断发展,对于印制板平面变压器的要求也越来越高。
未来,印制板平面变压器将更加注重体积的缩小、功率密度的提高、温度的控制、材料的改良等方面的发展,以满足电子产品对于高性能和节省空间的要求。
平面变压器设计公式
平面变压器设计公式平面变压器是一种常见的电力变压器,在电力系统中用于改变电压的大小。
它由一个铁心和多个绕组组成,其中铁心由层叠的正方形硅钢片组成,绕组则由绝缘铜线缠绕而成。
平面变压器的设计需要考虑多个因素,包括电流、电压、功率损耗等。
下面我们将详细介绍平面变压器的设计公式。
1.基本参数:平面变压器的基本参数包括额定电压、额定电流、频率等。
额定电压是指设计中所考虑的主要电压级别,根据电力系统的要求选择。
额定电流是指在额定电压下变压器能够承载的最大电流值。
频率是电力系统的运行频率,一般为50Hz或60Hz。
2.电流计算:根据变压器的额定功率和额定电压,可以计算出额定电流。
变压器的功率可以用下式表示:P=√3*U1*I1=√3*U2*I2其中,P为功率,U1和U2为变压器的两个电压端口的额定电压,I1和I2为变压器的两个电流端口的额定电流。
3.磁通密度计算:变压器的铁芯中的磁通密度B应该能够满足设计要求,一般情况下,磁通密度的选择范围为1.4-1.8T。
磁通密度可以通过下式计算得到:B=√2*V/(4.44*f*N*Ae)其中,V为变压器的额定电压,f为变压器的频率,N为变压器的绕组数,Ae为铁心有效面积。
4.铁心设计:铁心由正方形硅钢片组成,其截面积可以通过下式计算得到:Ae=√(Ki*P)/(B*f)其中,Ki为系数,一般为1.1-1.3,P为变压器的额定功率,B为磁通密度,f为频率。
5.绕组设计:绕组由绝缘铜线缠绕而成,其长度可以通过下式计算得到:L=((R1+Rc)*N+Ru)*π*d其中,R1和R2分别为绕组的外径和内径,Rc为铁心的外径,Ru为该绕组与铁心的最小厚度,N为绕组数,d为绕组的直径。
6.损耗计算:变压器的损耗主要包括铁心损耗和铜损耗。
铁心损耗可以通过下式计算得到:Pc=Ke*f*B^2*V*√2*10^(-6)其中,Ke为损耗系数,取值范围为0.2-0.3、铜损耗可以通过下式计算得到:Pcu = √3 * (I1^2 * R1 + I2^2 * R2) * 10^(-3)其中,R1和R2分别为绕组的电阻。
PCB板平面变压器设计与仿真
2006年11月09日03:071引言当前,电力电子设备不断朝着更小体积、更高功率密度和更高效率发展,变压器作为电力电子设备中的关键元件之一,其体积变得更小、重量变得更轻、性能也在很大程度上得到了提升。
特别是PCB板平面变压器与传统线绕变压器相比,无论在成本、体积、重量、性能等方面都更胜出一筹,且发展十分迅速。
它已在通讯、计算机、汽车电子、数码相机、数字电视等得到了广泛的应用;也将在国防、航空、航天等对重量、体积和性能要求较高的领域拓展出一个崭新的局面。
2分析与设计2.1技术指标本文是为某预研课题设计的PCB板平面变压器,其基本技术要求是:a.输入电压300Vb.输出电压48Vc.输出功率1kWd.开关频率100KHze.最大工作比0.5f.变压器的高度为20mm。
2.2选择磁心为了降低变压器的高度,我们选择了铁氧体的平面磁心(PLANAR CORE)。
它与常规EE型磁心相比,其磁心高度低了很多,磁心的表面比(CORE ASPECT RATIO)也低了很多。
是制作平面变压器的最佳选择(如图1)。
如果选择常规EE型磁心,即使采用横卧式安装,其高度超过60mm;如果选择平面磁心,其高度为20mm。
正因为平面磁心的高度和表面比都小了很多,所以它的磁路长度小了很多,而表面积增加了许多。
这两个参数一小,一大,对提高变压器的功率密度和效率极为有利,磁路长度的减小,增大了励磁电感,减小了空载损耗,减小了漏感,提高了效率;表面积的增加,增加了散热面积,减小了热阻,提高了功率密度。
2.3确定最佳磁感应强度B和最佳电流密度J在设计变压器时,如何确定最佳磁感应强度B和最佳电流密度J是设计变压器的关键。
对设计平面变压器尤其重要,因为对平面变压器来说,不能有设计余量。
如果有设计余量,那么它的体积、重量就无法减小。
为了设计计算方便快捷,我们建立了最佳磁感应强度和最佳电流密度的设计软件程序。
该套设计程序的界面非常简洁,一目了然,很容易操作。
平面变压器5V/12A高功率密度开关电源设计
平面变压器5V/12A高功率密度开关电源设计王朕;史贤俊;肖支才;张文广【摘要】Planar transformer can reduce the size of switching power supply, and synchronous rectifier can improve the efficiency of low voltage high-current switching power supply. In this paper, with the symmetrical half-bridge circuit as the main circuit and TL494 as the control chip, a 48 V/5 V (12,4) high power density switch power supply is developed by using of planar transformers and synchronous rectification. The power supply has the function of over-current, overload protection; at the same time, the paper shows the design of main circuit and control circuit and calculation process of the planar transformers parameter. Experimental results show that the peak of power supply output voltage ripple at full load is only 10 mV, efficiency is up to 90%. the volume is only 50 mm× 45 mm×30mm.%平面变压器可减小开关电源的体积,同步整流可提高低压大电流开关电源的效率。
平面型高频电源变压器的设计
平面型高频电源变压器的设计平面型多层绕组高频电源变压器的设计Design of a Hign-Frequency Planar Power Transformer in Multilayer Technology摘要: 提出了一种用多层印刷电路板(ML-PCB)技术制作的高频电源变压器,用于开关电源,工作频率达数MHz。
讨论了实验室原型的结构、电性能、寄生效应和散热性。
主要阐述其漏感,而其他方面的分析则比较简单。
试验结果表明,该变压器具有高的效率、低的漏感、好的散热性和线间绝缘性。
而且,其布局可使设计者在漏感和绕组间电容之间采取折衷。
由于其精确明晰的几何形状,绕组间寄生电容和漏感是可重复的,而且比较容易计算。
一、引言在新一代功率变换器中,小型化已成为一个重要的设计准则[1,2,5,6,11]。
现代的半导体器件可快速开关,而且可用来使开关频率提高到MHz 频段。
因此,电容性和磁性元件的重量和尺寸可得以减小。
然而,这种小型化也引起一些特殊的问题:1 寄生分量给高频截止频率造成了一些限制;1 传统变压器的寄生特性不可重复;1 小型功率器件的有效冷却常成问题。
由于高的开关频率,寄生分量在电路特性中起重要作用。
为了得到好的高频特性,漏感和绕组间寄生电容必须小,这是因为它们都限制器件的高频截止频率[4]。
储存在寄生漏感中的能量可以在易损坏的开关器件的开关过程中产生高电压峰。
这些电压峰会在元件上产生动态功耗和过大的应力。
初级和次级之间良好的(电)感性耦合可达到小的漏感。
事实上,在绕组之间是留有小间隙的。
然而,这却导致了大的绕组间电容,对低漏感和低绕组间电容的要求是互相矛盾的。
因此,变压器的“LC乘积”被用作一个表示这种困境的因数(“figure of trouble”)。
在传统的绕线式变压器中,这些寄生效应和相关的高频特性似乎是不可控制的[7]。
制作过程中的可变因素使绕组几何尺寸产生相当大的公差。
高可重复性与严格规定的绕组几何尺寸紧密相关。
平面变压器的特性及标准化设计(精)
平面变压器的特性及标准化设计0 引言磁性元件的设计是开关电源的重要部分,因为平面变压器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势,因此近年来得到了广泛的应用。
对于一个理想的变压器来说,初级线圈所产生的磁通都穿过次级线圈,即没有漏磁通。
而对普通变压器来说,初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈,于是就产生了漏感,电磁耦合的紧密要求也无法满足。
而平面变压器只有一匝网状次级绕组,这一匝绕组也不同于传统的漆包线,而是一片铜皮,贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。
所以,平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数,而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充,以满足设计的要求。
因此,平面变压器的特点就显而易见了:平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低,这使变换器做在一个板上的设想得到实现。
但是,平面结构存在很高的容性效应等问题,大大限制了它的大规模使用,不过,这些缺点在某些应用中,也有可能转换为一种优点。
另外,平面的磁芯结构增大了散热面积,有利于变压器散热。
1插入技术插入技术是指在布置变压器原、副边绕组时,使原边绕组与副边绕组交替放置,增加原、副边绕组的耦合以减小漏感,同时使得电流平均分布,减小变压器损耗。
现在插入技术的研究被分为两个方面,即应用于变压器的插入(正激电路)和应用于连接电感器的插入(反激电路)。
因此,插入技术现在已经被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研究。
1.1 应用于平面变压器的插入技术应用于变压器中的插入技术的主要优点如下:1)使变压器中磁性能量储存的空间减少,导致漏感的减少;2)使电流传输过程中在导体上理想分布,导致交流阻抗的减少;3)绕组间更好的耦合作用,导致更低的漏感。
1.2在不同拓扑中平面变压器的作用在不同的拓扑中,磁性元件的作用也是不同的。
在正激变换器中的变压器,磁性能量在主开关管开通的时候由初级绕组传递到次级绕组中。
然而,在反激变换器中的“变压器”并不完全是一个变压器,而是两个连接的电感器。
PCB平面变压器的设计
PCB平面变压器的设计
设计一个PCB平面变压器需要考虑以下几个方面:尺寸和布局设计、
原理图设计、材料选择和制造流程、电磁兼容性和性能测试等。
一、尺寸和布局设计:
1.确定变压器的输入和输出电压,决定变压器的变比。
2.根据输入和输出电压计算所需的绕组匝数,以及决定变压器的型号。
3.根据变压器的型号和尺寸,设计PCB板的大小和布局。
4.确定变压器的位置和连接方式,考虑其他电路元件和连接器的布局。
二、原理图设计:
1.根据变压器的型号,绘制变压器的原理图。
2.在原理图上标注输入和输出电压、绕组匝数、连接方式等参数。
3.连接变压器与其他电路元件,确保电路的连通性和正确性。
三、材料选择和制造流程:
1.选择合适的变压器芯片和线圈材料。
常见的变压器芯片材料有铁氧
体和磁性材料。
2.根据变压器的功率需求和空间限制,选择合适尺寸的PCB板。
3.使用CAD软件设计并制造PCB板,包括布线和铺铜等工艺。
4.根据PCB板的设计图和材料选择,制作变压器的绕组和线圈。
四、电磁兼容性和性能测试:
1.在设计过程中考虑电磁兼容性,采取一些措施来减少变压器对其他电路元件的干扰。
2.进行性能测试,包括输入输出电压的稳定性、工作温度和效率等。
以上是一个简单的PCB平面变压器设计的基本流程,不同的应用场景和要求可能会有所不同。
在实际设计过程中,还需要考虑其他因素,如成本、散热和安全性等。
平面变压器资料
平面变压器的结构原理与应用【发表评论】作者:佚名来源:网络发布时间:2008-8-8 11:31:20增大字体减小字体摘要:大多数DC/DC变换器都需要隔离变压器而平面变压器技术在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。
介绍了平面变压器的结构、性能和使用方法。
关键词:隔离变压器平面变压器开关电源在DC/DC变换中,基本的Buck、Boost、Cuk变换器是不需要开关隔离变压器的。
但如果要求输出与输入隔离,或要求得到多组输出电压,就要在开关元件与整流元件之间使用开关隔离变压器,所以绝大多数变换器都有隔离变压器。
目前开关电源的发展趋势是效率更高、体积更小、重量更轻,而传统的隔离变压器在效率、体积、重量等方面严重制约了开关电源的进一步发展。
同时由于变压器涉及到的主要参数有电压、电流、频率、变比、温度、磁芯u值、漏抗、损耗、外形尺寸等,所以一直无法象其它电子元器件那样有现成的变压器可供选用,常常要经过繁琐的计算来选用磁芯和绕组导线,而且绕组绕制对变压器的性能也有较大影响,加之变压器的许多重要参数不易测量,给使用带来一定的盲目性,很难在频率响应、漏抗、体积和散热等方面达到满意效果。
平面变压器(FlatTransformer技术则在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。
目前,国外的许多电源产品中都开始采用平面变压器技术,如蓄电池充电电源、通信设备分布式电源、UPS等。
而国内的隔离开关变压器在材料、工艺等方面与国外先进国家有一定差距,阻碍了开关电源开关高频的提升和效率提高,使开关电源产品停留在一个较低的水平。
平面变压器技术将会为高频开关电源的设计和产品化提供有益的帮助。
传统变压器的绕组常常是绕在一个磁芯上,而且匝数较多。
而平面变压器(单元)只有一匝网状次级绕组,这一匝绕组也不同于传统的漆包线,而是一片铜皮,贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。
所以平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数,而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充,以满足设计的要求。
印制板平面变压器及其设计方法
印制板平面变压器及其设计方法(实用版3篇)《印制板平面变压器及其设计方法》篇1印制板平面变压器是一种新型的变压器,其主要特点是磁芯和绕组均位于同一平面上,因此具有体积小、重量轻、散热好、漏感低、性能稳定等优点。
以下是印制板平面变压器的设计方法:1. 选择合适的变压器形式:根据应用需求,选择合适的变压器形式,如PCB 型变压器、厚膜变压器、薄膜型变压器、亚微米型变压器等。
2. 计算变压器参数:根据输入电压、输出电压、功率等需求,计算变压器的绕组匝数、线径、磁芯面积、磁芯材料等参数。
3. 选择磁芯材料:根据变压器的功率、频率、磁通密度等参数,选择合适的磁芯材料,如铁氧体、硅钢片、镍铁合金等。
4. 设计绕组:根据计算得到的绕组匝数和线径,设计绕组的布局和形状,以使绕组的损耗最小。
5. 优化设计:根据变压器的损耗模型,优化磁芯和绕组的设计,以使变压器的总损耗最小。
6. 绘制图纸:根据设计得到的参数和布局,绘制变压器的电路图和结构图。
7. 生产和测试:根据绘制的图纸,制作变压器的PCB 板和磁芯,并进行组装和测试,以确保变压器的性能符合设计要求。
总之,印制板平面变压器的设计需要综合考虑磁芯和绕组的设计,以达到损耗小、性能优的目标。
《印制板平面变压器及其设计方法》篇2印制板平面变压器是一种新型的变压器,其主要特点是磁芯和绕组均采用印刷电路板(PCB)技术制作。
由于磁芯和绕组均为平面结构,因此印制板平面变压器具有体积小、重量轻、散热性好、漏感低、性能稳定等优点。
以下是印制板平面变压器的设计方法:1. 选择变压器形式:根据应用需求,选择合适的变压器形式,如PCB 型变压器、厚膜变压器、薄膜型变压器、亚微米型变压器等。
2. 选择磁芯材料和绕组材料:根据变压器的功率、电压、电流等参数,选择合适的磁芯材料和绕组材料,如铁氧体磁芯、铜箔、铝箔等。
3. 设计绕组:根据变压器的电压比和功率需求,设计合适的绕组比和绕组匝数,并计算绕组电阻和漏感。
PCB平面变压器的设计
PCB平面变压器的设计PCB平面变压器(Printed Circuit Board Planar Transformer)是一种通常用于电子器件的小型变压器。
相比传统的线圈变压器,PCB平面变压器的设计更加紧凑,成本更低,并且在高频应用中具有更好的性能。
在本文中,我们将介绍如何进行PCB平面变压器的设计。
首先,我们需要了解PCB平面变压器的设计参数。
这些参数包括输入电压、输出电压、输出功率、工作频率等。
根据这些参数,我们可以计算出变压器的变比和匝数比。
接下来,我们需要确定变压器的核心材料。
在PCB平面变压器的设计中,通常使用磁性材料作为变压器的核心。
常见的磁性材料有铁氧体、磁性陶瓷等。
选择合适的磁性材料可以提高变压器的磁耦合效率和功率密度。
然后,我们需要设计变压器的线圈结构。
在PCB平面变压器中,线圈通常使用进口/出口结构。
即将输入端和输出端的线圈分别安置在变压器的两侧,以提高磁耦合效率。
此外,线圈的布局也需要考虑信号传输的性能。
通常采用分层的线圈结构,通过多层的布线来减小阻抗,提高信号传输的速度。
在设计线圈结构时,我们还需要考虑线圈的匝数和截面积。
匝数的大小决定了变压器的变比,而截面积的大小则决定了变压器的功率承载能力。
通过合理选择匝数和截面积,可以使变压器具有较高的效率和承载能力。
此外,考虑到PCB平面变压器通常用于高频应用,我们还需要注意减小电阻和电感的损耗。
通常采用金属层或铜箔作为线圈结构,以减小电阻;同时使用多层结构,以减小电感的损耗。
最后,我们需要进行变压器的封装和布局设计。
封装是保护变压器和线圈的重要部分,可以通过使用合适的外壳来提高变压器的耐压性能。
而布局设计则需要考虑信号传输的路径、散热等因素。
合理的布局设计可以提高变压器的整体性能和可靠性。
总的来说,PCB平面变压器的设计需要考虑多个因素,包括变压器的参数选择、核心材料、线圈结构、封装和布局设计等。
通过合理的设计,可以使得PCB平面变压器具有高效、紧凑和可靠的特性。
平面变压器的特性及标准化设计(精)[推荐五篇]
平面变压器的特性及标准化设计(精)[推荐五篇]第一篇:平面变压器的特性及标准化设计(精)平面变压器的特性及标准化设计0 引言磁性元件的设计是开关电源的重要部分,因为平面变压器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势,因此近年来得到了广泛的应用。
对于一个理想的变压器来说,初级线圈所产生的磁通都穿过次级线圈,即没有漏磁通。
而对普通变压器来说,初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈,于是就产生了漏感,电磁耦合的紧密要求也无法满足。
而平面变压器只有一匝网状次级绕组,这一匝绕组也不同于传统的漆包线,而是一片铜皮,贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。
所以,平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数,而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充,以满足设计的要求。
因此,平面变压器的特点就显而易见了:平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低,这使变换器做在一个板上的设想得到实现。
但是,平面结构存在很高的容性效应等问题,大大限制了它的大规模使用,不过,这些缺点在某些应用中,也有可能转换为一种优点。
另外,平面的磁芯结构增大了散热面积,有利于变压器散热。
1插入技术插入技术是指在布置变压器原、副边绕组时,使原边绕组与副边绕组交替放置,增加原、副边绕组的耦合以减小漏感,同时使得电流平均分布,减小变压器损耗。
现在插入技术的研究被分为两个方面,即应用于变压器的插入(正激电路)和应用于连接电感器的插入(反激电路)。
因此,插入技术现在已经被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研究。
1.1 应用于平面变压器的插入技术应用于变压器中的插入技术的主要优点如下:1)使变压器中磁性能量储存的空间减少,导致漏感的减少;2)使电流传输过程中在导体上理想分布,导致交流阻抗的减少;3)绕组间更好的耦合作用,导致更低的漏感。
1.2在不同拓扑中平面变压器的作用在不同的拓扑中,磁性元件的作用也是不同的。
在正激变换器中的变压器,磁性能量在主开关管开通的时候由初级绕组传递到次级绕组中。
平面变压器设计
平面变压器设计平面变压器是一种常见的电力传输和转换装置,广泛应用于电力系统、电子设备和通信系统等领域。
它的设计涉及到许多关键因素,如变压器的结构、材料选择、绕组设计、电磁兼容性等。
本文将从这些方面对平面变压器的设计进行介绍。
平面变压器的结构设计是非常重要的。
一般来说,平面变压器由铁芯、绕组和外壳组成。
铁芯的选择对变压器的性能有很大影响,常见的铁芯材料有硅钢片和铁氧体。
硅钢片具有低磁阻、高导磁性和低损耗的特点,适用于低频和中频的应用;而铁氧体则适用于高频应用,因为它具有高磁阻和高饱和磁感应强度。
绕组的设计也是平面变压器设计的关键环节。
绕组的设计包括绕组的类型、绕组的结构和绕组的材料等。
绕组的类型可以分为单层绕组和多层绕组。
单层绕组适用于低功率变压器,而多层绕组适用于高功率变压器。
绕组的结构可以分为圆形绕组和长方形绕组,长方形绕组可以提高变压器的功率密度。
绕组的材料一般选择漆包线或铜箔,漆包线适用于低功率变压器,铜箔适用于高功率变压器。
平面变压器的电磁兼容性也需要在设计过程中考虑。
电磁兼容性是指变压器在工作时不会对周围的电子设备和通信系统产生干扰。
为了提高变压器的电磁兼容性,可以采取一些措施,如增加屏蔽层、优化绕组布局、减小磁漏等。
这些措施可以有效地降低电磁辐射和电磁干扰,提高变压器的性能和可靠性。
在平面变压器设计中,还需要考虑一些其他因素,如温升、绝缘和安全等。
温升是指变压器在工作时产生的热量,应控制在合理范围内,以保证变压器的正常运行。
绝缘是指变压器各部分之间和与外壳之间的绝缘,应选择适当的绝缘材料和绝缘结构,以确保变压器的安全可靠。
安全是指变压器在工作时不会对人员和设备造成伤害,应采取相应的安全措施,如防触电装置和过载保护装置等。
平面变压器的设计涉及到结构设计、绕组设计、电磁兼容性、温升、绝缘和安全等多个方面。
在设计过程中,需要综合考虑这些因素,以实现变压器的高效、可靠和安全运行。
通过合理的设计,可以满足不同领域对变压器的需求,推动电力传输和转换技术的发展。
PCB板平面变压器设计与仿真
PCB板平面变压器设计与仿真一、背景介绍PCB板平面变压器是一种将信号从一个电路传输到另一个电路的器件。
它通过不同的线圈比例来改变电压或电流。
由于其体积小、功耗低、效率高以及易于集成到电路板上等优点,使得PCB板平面变压器在通信、电力传输、电源管理等领域得到了广泛的应用。
二、设计原则1.确定变压器的参数:包括输出和输入电压、输出和输入电流、工作频率等。
2.选择合适的磁芯材料:根据工作频率确定磁芯材料,常用的有铁氧体、镍锌铁氧体等。
3.计算线圈的参数:包括线圈的匝数、电流和线径。
4.设计线圈布局:将一组线圈堆叠在一起,根据需要的变压比选择不同的线圈堆叠顺序。
5.设计平面布局:将线圈布置在PCB板的两侧,并在PCB板上绘制合适的引线和连接。
6.实施仿真并进行优化:使用电磁仿真软件对设计的变压器进行仿真,根据仿真结果进行调整和优化。
三、设计步骤1.确定设计参数:根据实际需求确定输入和输出的电压、电流和工作频率等参数。
2.选择磁芯材料:根据工作频率选择合适的磁芯材料,并确定磁芯的尺寸。
3.计算线圈参数:根据输入和输出的电压、电流和变压比计算需要的线圈参数,包括匝数、线径和电流。
4.设计线圈布局:根据需要的变压比选择线圈的堆叠顺序,并将线圈布置在磁芯上。
5.设计平面布局:将线圈分布在PCB板的两侧,并在PCB板上绘制引线和连接。
6.仿真和优化:使用电磁仿真软件对设计的变压器进行仿真,根据仿真结果进行调整和优化。
四、仿真结果分析在完成设计和仿真后,可以通过以下几个方面对仿真结果进行分析:1.输入和输出电压:通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际输入和输出电压,判断是否符合设计要求。
2.输入和输出电流:通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际输入和输出电流,判断是否能够正常工作。
3.效率:通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际效率,判断能量是否能够有效传输。
4.波形诊断:通过仿真结果可以得到设计的变压器输入输出的波形,判断是否存在失真或者其他问题。
平面变压器设计实例
铁氧体磁心多层线路板 平面变压器的设计(二)
何可人
五. 变压器绕组圈数的选择
按已知的DC/DC变换器的输入、输出条件和工作频 率,在选定了磁心的形状和尺寸、脉冲的占空比后,可按 下列公式计算出变压器原边绕组的圈数:
对于正激变压器:
132
·2008.01
Technology Lecture · 技术讲座
六. 变压器绕组电流的有效值及电流密度 1. 正激拓扑变压器原边绕组电流的有效值:
设原边绕组电流在To n时间内等效矩形波的幅值为I 1 m, 那么在一个周期内对原边绕组输入的能量为:
W1=V1mI1m·Ton 式中,V1m为原边绕组端电压的幅值。 而输入的功率则为:
绕组每圈导体的总截面积为: Scu=n·a·b(nm2) 式中:n —— 导线的并联根数
a —— 导线的宽度(mm) b —— 铜箔的厚度(mm) 原边绕组的电流密度为:
(A/mm2) ( 14 )
取对应于输入电压中值
时的占空
比Dave = 0.5,且 V1=1.0V, V2=1.0V,则相应的圈数比为:
3. 原、副边绕组的圈数: 初步选用 B=100mT,则:
取 N1 = 8T 则 验算相应的磁通密度变化量:
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为了进一步减少平面变压器的漏抗,可以采用将原边 或副边绕组其中之一分成两部份,而另一绕组则夹放在中 间的结构,使原、副边绕组偶合得更为紧密。建议将铜耗 较大的绕组分放在多层线路板的上下两边,这有利于绕组 的散热,以降低变压器的温升。
取 K = 4 当V1=V1min=36V 时:
(或 )
基于匝数变化的平面脉冲变压器设计
基于匝数变化的平面脉冲变压器设计吴临玉;王卫国【摘要】针对脉冲变压器存在的漏感和分布电容等寄生参数产生波形畸变的问题,本文给出了一种基于匝数变化的平面脉冲变压器设计方法.该方法首先分析脉冲变压器各工作阶段的等效电路,然后选取TDK公司性能较好的PC95平面磁芯,绕制平面脉冲变压器来取代用环形磁芯绕制的传统脉冲变压器.为了测试电路中寄生参数对电压脉冲波形畸变的影响,利用不同的绕组形式,分析匝数等比情况下初次级不同匝数同步变化下的波形,最后对测试得到的匝数和电压值用最小二乘法拟合,用拟合曲线观察变化趋势,进而选择合适的匝数.实验结果表明通过使用平面磁芯的脉冲变压器,能够在合适的匝数下有效减小波形畸变.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)007【总页数】5页(P120-124)【关键词】脉冲变压器;平面磁芯;波形畸变;最小二乘【作者】吴临玉;王卫国【作者单位】兰州空间技术物理研究所甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TN782脉冲变压器目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗[1],能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。
所以对脉冲变压器的要求是在传送电压脉冲时,应尽量减少脉冲波形的畸变。
但在实际中,由于变压器寄生参数的影响,使本来的矩形脉冲经传输后产生畸变,脉冲前沿变斜,产生顶降,并且产生震荡。
传统的绕线式变压器通常由磁芯和带骨架的铜线圈构成,匝数较多、体积大而且容易产生电磁干扰。
平面变压器的结构与传统变压器不一样,它没有漆包线绕组,而是将扁平的连续铜质螺旋线腐蚀刻在敷铜薄膜材料(大多是PCB基材)上[2],然后叠放在磁芯上,这可省去绕组骨架,有利于散热、减小漏、削弱趋肤效应。
平面变压器的结构决定了它具有低的漏感和分布电容[3],即更小的寄生参数。
针对绕线式变压器体积大、匝数多、易产生电磁干扰,脉冲变压器存在漏感、分布电容等寄生参数产生波形畸变的问题,所以文中采用平面变压器取代用环形磁芯绕制的绕线式变压器,给出了一种基于匝数变化的平面脉冲变压器设计方法。
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Design procedure(add---Pc)
With the assumption that half of the total transformer loss is core Loss , it is possible to express the maximum core loss density Pc As a function of the allowed temperature rise ¡µT of the transformer as ;
In this formula Cm, x,y,ct0,ct1 and ct2 are parameters which have been found by curve fitting of the measured power loss data .they are dimensioned in such a way that at 100¢J the value of Ct is equal to Ptrafo formula .
Ptrafo=¡µT / Rth
Notes: in this formula Rth represents the thermal resistance of the Transformer . Ptrafo: can in fact interpreted as the cooling capability of the transformer.
Winding space(Wt)
The number of turns per layer and the spacing between the turns are Denoted by the symbols N1 and S respectively . then for an available widing width (bw), the track width wt can be calculated with :
Design example---calculation data
Design example---layers design
Pc = 12* ¡µT / ¡ÔVe (mW /cm*3)
Previous work ,showed that it is possible to establish an empirical formula which relates the value of thermal resistance of a transformer directly to the value of the effective magnetic volume Ve of the ferrite core used .
Winding space(track width)
The track width of a windings follows from the value of the current and The maximum current density allowed . The spacing between the turns Is governed by the production capabilities and costs .A sule of thumb For a copper layer thickness of 35um is a track width and spacing Of >150um . And for layers of 70um >250um… depending on the production capability of the PCB manufacturer smaller dimensions might be possible. But that will Probably imply a substantial cost increase of the PCB
Wt = ¡i bw-0.8-¡] N1-1¡^* S¡j / N1---formula 2
In formula 1 and 2 all dimensions are in mm .
Design example--- aim for design
Minimum input voltage : Uimin =70V Output voltage Uo=8.2V Extra primary output : Upic =8V duty cycle: D=0.5 Siwtching frequency : 120KHZ. Output power : 8W Ambient temperature :Tamb = 0¢J Allowed temperature rise : ¡µT = 35 ¢J The aim is to design a flyback transformer with a specification as shown above
Design procedure(add---Bpeak)
Maximum allowed Pcore is calculated with equation <Pcore>. this value is inserted in equation <Pcore>. Maximum allowed flux density Bpeak can now be calculated by rewriting equation<Pcore 2>:
Design procedure
1) Calculation of maximum flux density: The core and copper loss in a transformer under operating Conditions will induce a temperature rise ! 2) In thermal equilibrium the total losses in the transformer(Ptrafo). Can be related to a temperature rise ¡µT of the transformer with an analogous of Ohm’ law by : s
Winding
space
For cost price reasons it is recommended to choose a standard Thickness of the copper layers .Often a thickness of 35um or 70 Um are used by PCB manufacturers.The choice of thickness of t The layers plays an important role for the temperature rise in the Winding induced by the current . safety standards like IEC 950 require a distance of 400um through PCB material (FR4) for mains insulation between primary and secondary windings . If mains insulation is not require a distance of 200um between the winding layers is sufficient . Furthermore one has to take into account a soldermask layer of about 50um on the top and bottom of the PCB..
Design procedure(add---Pcore)
Power losses in our ferrites have been measured as a function of frequency(f in HZ), peak flux density (B in T) and temperature (T in¢J). Core loss density can be approximated by the following formula :
Desgin of planar transformer Contents:
Induction Design procedure Design examples –flyback Formuals Layer desgin
Introduction
Planar transformes can be constructed as stand alone components ,with a stacked layer desgin or a small multilayer PCB,or integrated into amultilater board of the power supply. Important advantages of planar magnetics are: --- very low profile --- excellent thermal characteristics --- low leakage inductance --- excellent repeatability of properties
the core is seen as a part of the primary side and has to be separated 400um from the secondary side. Therefore ,the creepage distance between the(secondary) widings close to the inner and outer leg and the core must be 400um . In the case the track width can be calculated with<formula 2> since 80um has to be subtracted from the available winding width :