平面变压器的结构原理与应用

2006-05-07 15:49:46来源: 电子技术应用

1.2 性能

    这种结构的变压器体积小,高度有8mm和12mm两种。绕线匝数大大少于传统的变压器,结构更紧凑,磁耦合大大优于传统的变压器,漏抗小于0.2%,所以它可以在更高的频率下工作,有利于电源转换效率的提高。紧密的磁芯的几何形状限制了热点的产生,降低了热耗,因此允许更高的能量密度。同时本身的散热条件大大优于传统的变压器。所以平面变压器的体积、重量大大降低,而效率更高。更重要的是,它为开关电源中开关变压器提供了一个通用的选择,省去了复杂的计算、选料和变压器绕制过程。它在简化和优化设计的同时,还缩小了体积,降低了成本。所以平面变压器非常适合应用在低压(1~60V、大电流(30A/每磁芯)的开关电源或逆变电源的设计中,对变压器的拓扑结构没有限制。表1列出了FTI-12×2A-XA系列平面变压器的主要技术参数。

表1 FTI-12×2A系列扁平变压器的主要技术参数

型  号

1A 2A 3A 4A 5A
容量/W 200 400 600 800 1000
输出电压/V Min
(250kHz)  Type
           Max

1
5
15

最大输出电流/A 40  80 120 160 200
磁芯截面积/CM2 0.68 1.36 2.04 2.72 3.4
磁路长度/CM3 2.8
磁芯体积/CM3 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
铁损(250kHz,
Bm=80mT,Vout=5V)
400mW 800mW 1.2W 1.6W 2.0W
泄漏电感(Per turn sq.) 4nH 8nH 12nH 16nH 20nH

2 平面变压器的使用

    平面变压器的使用主要有以下三个原则:

    (1)根据输出电压的大小来选用相应型号的平面变压器;

    (2)根据输出电流的大小来确定并联的平面变压器个数;

    (3)根据输入输出电压的大小来确定变比及原边绕组的匝数。

    例如,开关电源输出电压5V,输出电流150A。选用5V系列的平面变压器FTI-12×2A-XX。如果用FTI-12×2A-1A,就需要5个并联;如果用FTI-12×2A-5A(实际就是由5个FTI-12×2A-1A并联构成),只需要1个。

    此外,实际应用中还需要知道平面变压器的变化和原边线圈的匝数。变比可用下面公式进行计算:

    变比=K×N×P:1

    式中,K是系数。当平面变压器的输出是通过中心抽头时,K=0.5;平面变压器无中心抽头时,K=1。N是并联的平面变压器单元个数。P平面变压器原边匝数。

    上面的例子中,如果输出平面变压器使用中心抽头,输入的直流电压为150V,变比可定为10:1,则原边匝数P=10/(0.5×5)=4。如果输入的直流电压为300V,变比可定为201,则原边匝数P=20/0.5×5=8。由此可见平面变压器的原边绕组的匝数通常是很少的。

3 结论

    笔者受FTI公司委托在蓄电池充电电源中使用了平面变压器。根据本人的使用体会,采用平面变压器后,开关频率为300kHz,转换效率大于95%,整个装置的体积和重量也大大降低。由于平面变压器已标准化、系列化、产品化,性能一致性好,使用非常方便。

    平面变压器改变了传统的开关变换器中隔离开关变压器的设计思路,为设计人员提供了更方便、更优良的选择。1998年,它被Electronic Products 杂志评为年度杰出产品。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2050.html
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