平面变压器项目可行性研究.doc

总论
项目提出的背景
平面变压器是在20世纪80年代开始研制,并在90年代中期开始投入使用的一种新铁氧体电感元件。由于平面变压器适合于平面贴装,是电子产品实现轻薄小型化的主要产品。同时,与常规的变压器相比,平面变压器不但有结构上的优势,而且还具有功率密度高、效率高、漏电低、散热性好以及成本低等优点(其具体情况如表1—1)。所以,随着电子技术的不断发展,平面变压器的应用已经
表1—1:平面变压器的优越性能表
优越性
具体性能
高度低、体积小、重量轻
一般高度均小于20mm,每100W约重15g.
高功率密度
比同类型的传统变压器高3倍
功率适应范围大
5W~25KW
高电压量
次级升压可以达到20KV以上
高电流量
每层绕组可以达到200A
高效率
效率可达95%~99%
低漏感
%以下
低EMI辐射
有效的磁芯屏蔽
工作频率范围宽
20KHz~2MHz
工作温度范围宽
-400C~1300C
热传导效果好
散热面积大
组装性能好
便于安装在印制板上
从单一的通讯领域迅速扩展到笔记本电脑、汽车电子、医疗电子、安全系统、工业控制、数码像机、数字化电视、变频器、逆变器、各种AC/DC、DC/DC变换器以及军用雷达等多种领域。
在电子设备的电源方面,常规变压器常常会占据很大的体积,采用铁氧体磁芯的变压器体积会大大减小。但是最近推向市场的模块电源,对变压器的要求更加严格,如小尺寸、低高度、高的输出电流、低的输出电压、小的电磁辐射以及良好的结构稳定性等等,所有这些性能在采用平面变压器后都可以得到实现。这种变压器采用低尺寸的RM型铁氧体磁芯,选用高频功率铁氧体材料制成,在500~700KHz高频下有比较低的磁芯损耗。在绕组结构方面,由于高频积集肤效应影响和通过大电流(如12A~30A)的要求,普通的绕线技术已经不能适应。新设计的采用平面多层印刷电路板叠合而成的绕阻,由于其具有低的电流铜阻、低的漏感和分布电容,则可以满足高频谐振电路的要求,而且由于RM型磁芯的良好磁屏蔽,可以获得抑制射频干扰的良好效果。采用上述平面变压器研制成功的5~60W功率范围的DC/DC变换器,已经大量的被应用在电信系统的插卡式板上电源。
在汽车工业方面,氙弧灯镇流器采用的是DC/DC变换器,是平面变压器一个重要的应用领域。这一变换器要求将汽车的电池电压由12V升高到100V,由于汽车特殊的电气和机械环境,对变压器的设计和制造工艺要求提出了更为严格的要求。如高的环境温度、大的加速力以及高的瞬时电流容量(有时高达100A)和高的工作频率等,而由于E型铁氧体磁芯具有较大的绕组空间,可以允许大的电流通过,所以采用这种磁芯研制成功的平面变压器则可以满足车辆的要求,这一绕组结构也同样采用多层印刷电路板技术,目前这种平面变压器已经在中高挡轿车中开始使用。
宽带传输方面,以因特网为中心的宽带通讯市场目前正在快速增长,传输系统已经由数字技术代替传统的模拟技术,这种综合的业务数字网络(ISDN)给用户提供了一个高度宽带的语言、文字、数据以及图像通讯的共用平台。当电话用户与中心交换局之间采用数字化传输技术时,铁氧体电感元件是必不可少的,如接口变压器、隔离变压器以及线路扼流圈等。接口变压器实际上是一个传输矩形脉冲的宽带变压器,要求有大的初级电感和和低的漏感,绕组要有高度的对称性,同时绕组之间要有较强的耦合和小的分布电容等,有的接口变压器要承受直流叠加,则可以采用低损耗的滤波器用的铁氧体材料,或者是高饱和磁通密度的功率铁氧体材料。由于电信网络要求较高的安全性,因而要防止电压浪涌和闪电冲击,变压器的抗电强度应能承受3~4KV的高压。而所有这些特性都是平面变压器所具备的。根据这一特点此类平面变压器通常使用RM、EP、罐形以及环型铁氧体磁芯,采用高磁导率铁氧体材料制成。
同时在新一代家用开发方面,随着数字化、网络化的发展,数字电视将开辟在有线电视上进行交互作用的功能,为此就需要大量的宽带电感元件,如阻抗变换器、耦合器和分离器等。通过卫星电视也可以实现类似的功能,但是频率要求覆盖4MHz~2400MHz的宽频带,而采用铁氧体双磁芯研制成功的平面变压器则可以满足上述要求。总之,随着电子技术的不断发展,小型化、平面化的电感铁氧体元件,将会大量的涌入市场。
目前,国外许多厂商正在生产并进一步研制开发新型的平面变压器,如以色列的Payton公司、美国的West Coast公司、Transpower Tech公司、Pulse Tech公司、日本的Yokogawa公司、韩国的ISU公司、马来亚的Galaxy Powerg公司、英国的Planar is公司、以及西门子和菲力浦公司等都在生产不同型号和不同规格的平面变压器。其