微型高频脉冲薄膜变压器的设计与制作

胡阳 黄蓉

摘 要：高频特有的脉冲变压器，可以变更装置内的电流及电压、搭配各类阻抗、隔离各类电位、变更极性脉冲。从现有状态看，电气配件凸显了更高的集成特性，配件自重及固有的体积被逐渐缩减。为此，文章探析了微型架构下的这类变压器特性，依照模型推演得来精准的参数设计。测试曲线表明，薄膜变压器凸显了最优的高频特性，适应常规运用。

关键词：微型；高频脉冲薄膜变压器；设计；制作

脉冲变压器，即高频特性的常用变压器。传统设计之中，受到磁芯限制，这类变压器拟定的频率还是偏低的。伴随技术进展，电源被变更为新颖的小型电源，呈现高频趋势。这种状态下，采纳高频特性的、微型薄膜这样的新变压器，可缩减总的体积，提升输出功率特有的比值。测定了多样磁芯制备成的器材样本，描画电感曲线、精准阻抗曲线，测得变压器平日内的运转性能，提供制作思路。

1 设计案例及过程

1.1 设计的案例

某高频微型的、薄膜制备成的变压器，含有24V这一输入电压、5V这样的输出电压，多条路径都供应着直流输出。这类输出电路，都超越了1A。核心变压配件是UC类别的3842芯片，它被归类为脉宽调制的新式芯片；最高范畴的平常频率超越了190kHz。这类薄膜芯片整合了锰铁及锌独有的电磁特性，包含高频属性[1]。

1.2 设计制作过程

制备必备掩膜、清除基片尘杂、着手制备变压器、测定现有样本。筛选了2微米特有的磁芯薄膜，变压器搭配着的薄膜设定了0.5微米。通过测量，得到各层级的配件电感、电阻及Q值、系统中的阻抗。采纳掩膜流程来制备这样的变压装置。初始测得了3比2这样的次级比[2]。

频率升高时，薄膜固有的磁导率会被显著缩减。伴随频率升高，初始的电感会慢慢被缩减。2微米这样的测试配件，薄膜厚度偏大，为此电感也大。磁性配件关联的特性参数，含有Q这一品质因子，它表达着存留的总能量、总损耗二者的比值。若要增大Q值，就应增添原有的电感，或者缩减电阻。变压配件显示出来的Q值，会随同初始的频率而不断递增[3]。薄膜变压器可被布设在高频范畴内。频率上升时，磁芯含有的总损耗快速变得更大，这就吻合了根本机理。这种状态下，有效磁芯占到了更多面积。

2 设定必备参数

2.1 电感及电阻

薄膜变压器有着高频的特性，测得了它的等效电路。具体测定时，采纳u来表明初始时段的电压、初级及关联的次级绕组被设定为R及R1；拟定了L这一并联电感、R0这样的等效电阻；A代表着体系内的有效截面。依照电路变换，算出并联路径内的电阻、对应的电感：u A R1/L。

2.2 体系内的总损耗

薄膜特性的变压器，含有磁芯损耗、绕组关联的损耗。这类总的损耗，关系着直流损耗、系统邻近效应、系统架构内的涡流耗费。总损耗关系着磁感应特有的总强度、直流路径的强电流、精准电流幅度、其他等效电阻。绕线直径及选购的原材电阻，也应被考量。

3 应注重的事项

3.1 筛选磁芯原材

辨识特性指标可得：惯用的硅钢原材很难吻合现有的水准。这类硅钢制备成的薄带，没能满足设定好的频率数值。筛选磁芯原材，含有铁氧特性的材质、非晶态特性的合金、其他微晶合金。在这其中，非晶态原材耗费的金额偏多，超出铁氧数倍；与此同时，饱和原材特有的磁感应特性也并不优良，后续加工复杂。综合考量以后，筛选了稳定特性优良的锌锰铁原材。这类材质凸显了最优的稳定特性，耗费造价很低，便利后续加工。

从进展状态看，磁性配件特有的微型化、超薄化趋向，正在受到注重。各国投入金额，都在探析最为适宜的薄膜原材。采纳薄膜来制备变压器，可以节省劳动，提升原有的功率密度。例如：在同种衬底之中，整合了二极管，证明磁性配件、半导体配件可被集成，证明了可行性[4]。

3.2 确认绝缘及绕组

制备变压器时，应当紧密衔接起初级线圈、体系中的次级线圈。唯有这样，才会缩减漏感。这是由于，体系漏感偏大时，会带来凸显的脉冲尖峰，开关管常常被击穿。为此设计时，要着力缩减线圈彼此原有的间隔。例如：对于变压架构内的线圈采纳漆包线来环绕，采用双线来同时环绕。这种途径下，双重线圈特有的间隔会缩减至最小，达到最小漏感。但这样做时，应慎重去绕制；双重线圈特有的耐压数值應被提升。

为了规避绕制步骤中的疑难，可以分层去绕制。具体而言，初级绕组可采纳奇数层，次级对应着偶数层。这类流程维持了层级彼此的最佳耦合，提升绝缘程度。本次测验之中，为降低特有的参数干扰，采纳了初始的双线并绕、后续分段绕制，线圈串联衔接。筛选原材时，尽量选购有着最优抗电特性的、介质耗费最小的这类纤维，这类复合物固有的特性最为优良。

4 结束语

微型特性的变压器，采纳高频脉冲，探析了它特有的制备流程。薄膜变压器凸显了更适宜的Q值，适宜高频区段。这种设计制作，为后续探析及调研供应了参照。微磁特性的各类配件、半导体特有的配件，都可采纳这一新颖技术。对于蓝牙技术，薄膜变压器独有的这类优势也被显示。

参考文献

[1]谭均录，张怀武，蒋向东.微型高频脉冲薄膜变压器优化设计及制作[J].磁性材料及器件，2013（1）：17-19.

[2]胡君臣.高频变压器的设计与制作[J].电气开关，2015（1）：8-10+13.

[3]盛楠.90kV高频变压器的设计与制作[J].电子制作，2013（18）：8.

[4]梁栋，张怀武.一种薄膜PCB平面变压器的研究[J].电子元件与材料，2010（9）：58-61.

作者简介：胡阳（1970，5-），男，浙江省宁波市，中国电子科技集团第九研究所，助理工程师，研究方向为电子变压器的大功率、小型化。