[实用新型]一种高效独立型平面变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种变压器结构，特别涉及的是一种使用至少一块具有两层以上结构组成相同或不同的电感绕组圈数构成初级绕组的印刷电路板，和至少二块平面铜板或二块印刷电路板构成次级绕组，和一对上下对称的软磁铁氧体磁芯，以及一些起电气连接作用的端子构成一个起能量传输和电气隔离的高效独立型平面变压器。所述的磁性器件广泛应用在电源供应特别是直流/直流转换器如图1所示中。

背景技术

为了节约能源和保护环境，目前各类数字设备正在使用越来越高的运算速度，并使其外形尺寸越来越微小型化。由于直流开关电源量大面广，所以节能后，可以显着减少所需的电能，也就减少了发电厂数量，减少了发电厂排放的废气废水对环境的污染。

为了适应节能和环保的要求，微电子电路正在使用越来越低的工作电压，以求电路中损耗的能量越来越少因为功率的损耗是和电压平方成正比P＝V2/R。目前起主导地位的5V和12V的供电方式将不会支配得太久，3.3V，2.5V，2V，1.8V，1.5V甚至1.2V的电压在许多电子设备中已经变成了标准的供电电压。事实上，在下一代高速微处理器和数字信号处理系统中，它们的供电电压甚至低在1.0V。

目前的这种朝更低的供电电压和更小外型的转变正在迅速地改变着电源的供应和包装技术。同时高频软开关和同步整流以及表面安装技术的应用在大大缩小体积的同时，也使电源的转换效率得到了进一步提高。

另一方面，由于直流开关电源正在朝轻薄短小发展，随着功率半导体和信号半导体器件变得越来越小，如何减小于电源供应系统中扮演着关键角色的功率磁性器件外形尺寸变得致关重要。因为功率变压器和电感器的小型化是最大的难点，一直以来都受到国内外专家们的普遍关注。

与传统的变压器采用铜导线作为绕组线圈相比，由于平面变压器的绕组线圈采用的是双层或多层印刷电路板或预制成平面的铜板构成，同时也由于平面磁芯的开发获得了成功，从而平面化的变压器设计得以实现。在功率密度得到大大提高的同时，体积却大大的缩小，只相当在常规变压器的20％；所以平面变压器的厚度远低在传统的变压器，只相当在其40％的高度。

由于传统变压器一般是由绕在铁氧体磁芯上的圆铜导线组成线圈绕组，因此铜导线的利用率不能得到充分利用，这一情况在高频时尤其明显，这是因为在高频工作条件下所产生的电流趋肤效应所致。

当导体通过高频电流时，变化的电流就要在导体内和导体外产生变化的磁场。根据电磁感应定律，高频磁场在导体内沿长度方向的两个平面产生感应电势。此感应电势在导体内整个长度方向产生的涡流阻止磁通的变化。这样主电流和涡流的和在导线表面加强，越向导线中心越弱，电流趋向在导体表面，这种现象就是趋肤效应。这样的结果是导致总的载流面积小于整个导线面积。使交流阻抗大于直流阻抗。

在平面变压器中，其绕组是在敷铜在印制电路板上或直接是用铜板形成的一组扁平导电面体，虽然由于趋肤效应电流集中趋向在外表层，但对它来说电流仍流经整个导线，这与圆柱线型导线相比提高了总的电流密度，这样与常规的线绕变压器相比，平面变压器就能获更高的转换效率和功率密度。

在一些‘开架’式的电源转换器产品中，二副或者多副以上的磁性装置是安装在同一块电路母板上的，此种结构的磁性装置称为嵌入型平面变压器，比如C&D公司的WPA是列和Synqor公司的Power Qor等是列，电源转换器都是在由单块包含变压器的初次级绕组的多层印刷电路母板构成。首先，由于变压器绕组变比的要求，这种印刷电路板必须多层的，最多可达十二层以上。而这种整个电路母板的多层结构会造成非常昂贵的制造成本；同时由于在母板中构成的变压器绕组所产生的热量会被传送到温度感应控制电路而造成误动作；还有，对于装配在电路母板上的磁性装置来说，要测试其某些具体参数是非常困难的；再者，由于磁性装置是电源转换器整体的一部分，在母板中构成的绕组的任何缺陷都会整块电路母板的报废，这种报废的结果是造成材料成本的增加；最后是由于电源转换器的输入输出电压的不同要求，在印刷电路母板中构成的变压器绕组的变比也要跟随输入输出电压的不同要求进行不同的更改配合，这样在同一功率的是列产品中，在不同的输出电压要求下会造成更高的材料成本和库存量，占用更多的流动资金。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种高效独立型平面变压器，在实际应用中比嵌入型平面变压器有更多的乏灵活性和互换性，并能有效的降低材料成本和占用更少的流动资金。