電源適配器變壓器的發(fā)展 |
電源適配器變壓器的最新發(fā)展傳統(tǒng)的電子變壓器一般都是在普通鐵氧體磁芯上纏繞銅線繞組,體積比較大,轉換效率不高。隨著電子技術和信息技術的飛速發(fā)展,各種電子設備、信息設備的體積和重量都在不斷地縮減。近年來,以移動電話和筆記本電腦為主的各種便攜式裝置的需求量在成倍增長,更加要求電子系統(tǒng)體積小、重量輕、具有可移動性和能夠模塊化。在這些裝置中,電源部分是影響體積重量的主要因素。這是因為電源內部存在磁性元件,包括變壓器和電感器。 由于要滿足一定功率容量的要求,不可能像電阻、電容那樣大幅度減小體積和重量。但是,電源技術也在不斷發(fā)展,工作頻率的大幅度提高使磁性元件的體積大大縮小,可以實現(xiàn)變壓器、電感器的微型化。近年來,微型變壓器在計算機、通信、航空航天領域大量出現(xiàn)。目前,國內外已出現(xiàn)了平面變壓器、集成變壓器和采用微制造工藝的芯片形式的微型變壓器 1.微型變壓器的特點和種類微型變壓器依然是利用電磁感應原理將電能在兩個電路之間傳遞,其基本結構與常規(guī)變壓器一樣,由磁芯和繞組構成。微型變壓器和常規(guī)變壓器最主要的區(qū)別在于磁芯的尺寸、形狀和繞組的結構。微型變壓器與常規(guī)變壓器相比,磁芯尺寸大幅度縮小,截面積與高度的比值更大。微型變壓器的繞組由疊式銅箔、印制電路板上的印制銅線條或直接沉積于磁性薄膜上的銅線條構成。而傳統(tǒng)變壓器的繞組用漆包線或多股絞合線繞制。微型變壓器具有功率密度高、效率高、漏感低、散熱性好、成本低等優(yōu)點。 目前,微型變壓器主要可分為三類:第一類是以鐵氧體為磁芯,折疊銅箔或印制線路為繞組的平面變壓器;第二類是采用濺射或化學沉積等微制造技術制作的薄膜變壓器;第三類是其他類型的微型變壓器,包括鐵氧體粉末制成的集成變壓器和非晶帶疊合成碳芯的參數(shù)振蕩變壓器等。 2鐵氧體平面變壓器 鐵氧體平面變壓器是目前技術最成熟、應用最廣泛的微型變壓器。它采用高頻損耗低的平面鐵氧體磁芯,繞組采用印制銅線條的多層印制板或折疊銅箔代替漆包線及骨架。855 gnal Transformer公司的平面變壓器具有此類變壓器的典型特點。變壓器由精確的銅引線框或一個(或幾個)平面銅螺旋線,刻蝕在薄絕緣材料板上。螺旋線和引線框疊在扁平的高頻鐵氧體磁芯上形成變壓器磁路。磁芯材料用小直徑顆粒的樹脂膠合以降低損耗。螺旋線或引線框疊層內的高溫絕緣體可確保繞組間的高度隔離。這些平面變壓器用大約一半的尺寸和重量就能提供與常規(guī)變壓器相同的功率。在開關頻率為500kHz時,效率可達97%。在高頻狀態(tài)下,由于集膚效應,電流在圓柱形導線內沿著導線表面附近區(qū)域流動,使銅導線沒有被有效地利用。在平面變壓器中,繞組實際上是0.14mm敷銅板上的扁平銅線條。在扁平銅線條中,雖然有集膚效應,但電流是流過整個導體截面的,導體利用率高。具有扁平繞組的平面變壓器與常規(guī)線繞變壓器相比,尺寸小,效率高。Philips公司以其平面磁芯技術,生產(chǎn)集成電感元件(IC)系列,采用小型單件模壓鐵氧體磁芯,磁芯上刻有0.75mmn的細槽,用于將銅引線框架插入磁芯。引線框架上的10根引線,每根從磁芯上細槽的一端穿到另一端并彎折成標準的歐翼形狀,構成電感繞組的半匝。印制電路板上的銅連線則完成另外的半匝。使電感元件也可以用高速自動裝配機裝配。 上述電源適配器生產(chǎn)廠家制作的平面變壓器,印制線條不可能做得很厚,限制了繞組的最大電流,變壓器設計功率一般比較小,多用于開關電源中的小功率變壓隔離器。目前,模塊電源中常用低壓大電流輸出,一般功率在100W以上。繞組匝數(shù)不多,要求通過的電流較大,往往在10A以上。因此,要求繞組副邊銅導線截面積很大,一般采用銅箔作為繞組。一種是圓環(huán)式,利用印制板工藝制作多層繞組,如匝數(shù)為6的繞組,實際上由三個雙面PCB組成,雙面板每一面上的線匝經(jīng)明孔或暗孔以串聯(lián)連接。每層導體都有向外伸出的連接片,相鄰的雙面板靠連接片上的焊孔相連。但是,連接點不僅給制作帶來難度,同時也影響可靠性。 另一種是新的折疊式繞組設計。由于相鄰環(huán)形導體中心連線之間有一定的夾角a,每一環(huán)形導體所形成的匝數(shù)實際上只有(1-a/360°),最大數(shù)值為5/6(a=60°)。這種方案使線圈匝數(shù)在磁芯窗口高度受到限制時比前一種方案應用得更多,缺點是相鄰折疊線不平行,交錯布置初級和次繞組以減小漏感和高頻損耗不是很方便。Flat Transformer Technology公司在其變壓器和電感器中采用了一種獨特的磁芯配置結構,能在優(yōu)化磁性能的同時,縮小元件的物理尺寸。常規(guī)變壓器采用的方法是在單個磁芯上做上多匝繞組,F(xiàn)TT公司則是在多個磁芯上用單匝(或匝數(shù)很少)的初級繞組,采用一種模塊式方案,如圖3-1所示。一個FTI-12X2A-1B模塊采用兩個鐵氧體磁芯,同時有頂板、底板和個延伸部分,以便連接整流器,如圖3-2所示。 次級繞組是粘接到矩形鐵氧體磁芯內表面的對銅片,沿著180°的螺旋式通路繞成。每個磁芯相對的各端就是同一繞組的各端,熱傳遞只在鐵氧體磁芯的薄壁內進行。初級繞組不用模塊設計,而是由用戶自己決定其導線數(shù)量。根據(jù)對電源設計的要求,可以組合任何數(shù)量的模塊,并調整初級繞組的繞線數(shù)量,以求得預期的匝數(shù)比和電流量。這種配置可以得到很高的功率密度,輸出電流很大,單個模塊可達到30A,每個模塊的功率可達100~120W。 文章轉載自網(wǎng)絡,如有侵權,請聯(lián)系刪除。 |
| 發(fā)布時間:2018.01.09 來源:電源適配器生產(chǎn)廠家 |
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