平板变压器的原理及设计.pdf

高频平板变压器的原理与设计[注] 新加坡南洋理工大学叶虹 西安交通大学叶治政 (南洋道639798)(西安710049) 摘要：运行在高频的常规变换变压器存在着漏电感大，匝间电容量大，趋肤效应、邻近效应严重，磁芯有局部过热点等问 题。一种新型变压器，高频平板变压器已开发出来，它能减小漏电感和匝间电容，能消除常规变压器存在的磁芯局部过热 点，能使趋肤效应、邻近效应等问题得以改善，它具有很高的功率密度、很高的效率、很低的电磁干扰和简易价廉等优 点。 关键词：平板变压器原边电感漏感趋肤效应邻近效应 Principle and Design of High Frequency Flat Transformer Abstract:While operating in high frequency, conventional transformers have many problems such as large leakage inductance and great inter　 winding capacitance, skin and proximity effects and the single hot spot at the center of the core. A new type transformer, high frequency flat transformer, has been developed. This kind of transformers can eliminate the single hot spot effectively and greatly reduce the leakage inductance and inter　 winding capacitance. The problems of skin effect and proximity effect have also been improved. It possesses many advantages including the high power transfer efficiency, high power density, cheap topology in simple structure and low electromagnetic interference. Keywords: Flat Transformer， Primary inductance， Leakage inductance， Skin effect， Proximity effect 图法分类号：TM433文献标识码：A文章编号：0219　2713(2000)08　416　05 1引言 变压器一直是电源设备和装置，缩小体积、提高功率密度、实现模块化的一只拦路虎。虽然高频变换技术引入电源后，可 以甩掉体积庞大的工频变压器，但还需使用铁氧体磁芯的高频变压器。铁氧体磁芯高频变压器的体积虽比工频变压器小， 但离开模块化的要求还相差很远。它不但体积还嫌大，而且它的发热量，漏电感都不小。因此近几年来，许多专家、学 者、工程师一直在研究解决这个问题的办法。高频平板变压器的研制开发成功，就使变压器技术发生一个飞跃。它不但能 使变压器的体积缩小很多，而且还能使变压器内部的温升很低、漏电感很小，效率可做到99.6％，成本比一般同功率的变 压器低一半。它可用于单端正、反激，半桥，全桥和推挽变换器中作AC/DC和DC/DC 变换器用。它对低电压、大电流的变 换器特别适用。所以用它来做当代计算机电源特别合适。 2运行在高频情况下常规变换变压器存在的问题 （1）漏电感（简称漏感） 理想的变压器（完全耦合的变压器）原边绕组产生的磁通应全部穿过副边绕组，没有任何损失和泄漏。但实际上常规的变 换变压器不可能实现没有任何损失和泄漏。原边绕组产生的磁通不可能全部穿过副边绕组。非耦合部分磁通就在绕组或导 体中有它自己的电感，存贮在这个“电感”中的能量不和主功率变压器电路相耦合。这种电感我们称之为“漏感”。理想 变换器对绝缘的要求和为了要得到很低的电磁干扰（EMI）而需要很紧的电磁耦合以减小漏感的要求，是相互矛盾的。 当变压器不通电（转向脱离电源或开关处于关断期间）时，漏感存贮的能量要释放出来形成明显的噪音。在示