發表於 2017-06-26 09:54:03
在任何電源設計中，變壓器都是一個關鍵元件，而在進行薄型開關電源設計時，工程師希望所用的變壓器體積小且不受開關頻率的影響，傳統的變壓器通常由鐵氧芯及銅線圈構成，體積龐大也容易產生電磁幹擾，很難滿足這一要求。本文介紹了一種平面鐵磁變壓器，可有效解決薄型及高頻問題。與傳統的變壓器相比，平面變壓器最大的區別在於鐵芯及其線圈繞阻。
平面變壓器採用精密的薄銅片或若干蝕刻在絕緣薄片上的平面銅繞組構成，繞組或銅片迭放在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁電路。這一結構的改進使平面變壓器體積小巧，同時具有傳統變壓器難於達到的以下特徵：
效率高、功率大
由於傳統變壓器由鐵氧芯加圓柱狀的線繞組構成，當電流流過時，趨膚效應使電荷遠離導線中部而分散在邊緣，使得圓柱導線中的電流沿導線表面分布，因而銅導線利用率不高。這一情況在高頻時尤其明顯。
而在平面變壓器中，「導線」實際上是一些平面的導體，在平面導體中，電流也會遠離中心趨於邊緣流動，但電流仍然流經全部導體，因而可得到很大的電流密度，每層繞組最大電流可達200A。同時，由於鐵芯小，損耗少，它可得到更高的效率。當開關頻率為500kHz時，其工作效率可達到97%，其高電流密度和高效率可使單個變壓器功率高達1W-25，000W。
絕緣性良好
在傳統的變壓器中，由於採用漆包線作為繞組，同時鐵芯體積較大，高壓放電及年久老化等原因均會導致變壓器的絕緣受到影響。而平面變壓器由導電電路與絕緣片相重迭構成，絕緣片可耐高溫（+130℃），因而可保證繞組間、初-次級及次-次級的高絕緣性，避免了熱損壞及短路情況。
在薄型開關電源設計中應注意輸入電源總線應儘量短，以免過高的開關頻率帶來極大的噪聲，同時減少或縮短AC迴路，以避免二次輸出電路產生熱量過大，此外還須考慮磁場及絕緣問題。由於平面變壓器體積小、重量輕、功率大且性能穩定，在考慮了以上因素後，它可有效地簡化薄型開關電源設計。
三相變壓器工作原理：變壓器的基本工作原理是電磁感應原理。當交流電壓加到一次側繞組後交流電流流入該繞組就產生勵磁作用，在鐵芯中產生交變的磁通，這個交變磁通不僅穿過一次側繞組，同時也穿過二次側繞組，它分別在兩個繞組中引起感應電動勢。這時如果二次側與外電路的負載接通，便有交流電流流出，於是輸出電能。
用三隻單相變壓器或如圖所示的三相變壓器來完成。三相變壓器的工作原理和單相變壓器是相同的。
在三相變壓器中，每一芯柱均繞有原繞組和副繞組，相當於一隻單相變壓器。三相變壓器高壓繞組的始端常用A，B，C，末端用X，Y，Z來表示。低壓繞組則用a，b，c和x，y，z來表示。高低壓繞組分別可以接成星形或三角行。在低壓繞組輸出為低電壓，大電流的三相變壓器中（例如電鍍變壓器），為了減少低壓繞組的導線面積，低壓繞組亦有採用六相星行或六相反星行接法
我國生產的電力配電變壓器均採用Y/Y0-12或Y/三角形-11這兩種標準結線方法。數子12和11表示原繞組和副繞組線電壓的相位差，也所謂變壓器的結線組別。在單相變壓器運行是，結線問題不為人們所重視，然而，在變壓器的並聯運行中，結線問題卻具有重要意義
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