平板變壓器(Planar transformer)是設計給隔離開關模式電源使用,可以在高頻下運作的變壓器,其繞組是由薄的銅片或是印刷電路板組成,外形多半是薄平的長方形,和高度較高,方形或是圓柱形的變壓器外觀不同。
結構和功能
平板變壓器主要是用在電力電子學中,其功率在200至5000瓦之間。其良好的散熱性能讓其體積特別的小。平板變壓器的繞組多半會是印刷電路板(PCB)上的走線,或是中間有隔離層隔開的薄銅片。這在製造上方便,而且薄的導體也減少了高頻運用時的集膚效應。設計選用平板變壓器的大功率轉換器可以運作在較高的切換頻率下(一般會在100 kHz以上)。這減少了所需磁性元件和電容器的體積 ,因此也提高了功率密度。
平板變壓器可以是獨立元件,也可以整合在印刷電路板上。若是整合在印刷電路板上的平板變壓器,其磁性元件會分為兩半,上下膠合或是夾在電路板上的繞組部份,以形成平板變壓器,印刷電路板上也需在兩側留有讓可讓磁性元件通過的開孔。相對於傳統繞線式的變壓器,此設計在大量生產時的成本很有競爭力,不過原形複雜不易製作,開發成本較高。若是大電流的平板變壓器,其繞組是由薄的銅片所組成,終端會用鉚接固定在一起。
平板變壓器在散熱上,其表面積對體積的比率高,有助於散熱。而且也可以加上散熱片降低熱阻,其他的變壓器因為體積問題,其熱導率較低,無法用散熱片幫助散熱。
平板變壓器的工作頻率約在0.1到數MHz之間,不過和其他電源供應器一樣,需要進行电磁兼容性(EMC)的相關措施。另外,平板變壓器在集膚效應上有優勢,但邻近效应(proximity effect)也會影響平板變壓器的性能,有些甚至會抵消此設計的優點。
一般來說,為了整合方便,或是達到特定的匝數比,會將數個平板變壓器依需要串聯或是並聯運作,這在散熱和高頻特性上都有幫助。有時扼流圈也會以類似技術製作。
參考資料
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