萧朋林

    介绍

    最近几年，在电子行业的许多领域中，从事DC/DC转换器设计和制造的公司都在承受很大的商业和竞争压力。市场需求已经转向小体积、高密度和更高效率的产品。 

    无论从成本、体积还是性能来讲，变压器都是DC/DC转换器设计中的一个关键器件。因此大家都在努力去优化该器件使其与超前的半导体和无源元件发展相匹配。

    虽然传统的绕线型变压器仍在许多较大波形因数电源中使用，但近年来几种新技术的涌现为DC/DC转化器设计带来显著效益，其中一例是平板变压器。 

    独立式和嵌入式平板变压器

    独立式平板变压器是利用平面铜制引线框架或印制板的铜线为绕组而构成。这意味着他们比传统的支架上绕铜线的变压器占有的空间要小的多。精密的铜制引线框架或印制绕组使设计规格比线绕变压器更符合要求，组件间的重复性水平也得到提高。

    蚀刻铜制引线框架或印制型绕组被堆叠在平板中，与高频铁氧体磁芯构成变压器的磁路。该设计使其成为一个非常低剖面的变压器组件。在平板设计中实现大的横截面积铜导体使高功率密度和高电流的设计变得更加容易。平板绕组和铁氧体的高表面容量使产品具有良好散热功能。

    特别是在高工作频率下，高效是平面变压器的一个更进一步关键效益。在线绕型变压器中，效率被“趋肤效应”逆反影响，即当高频电流通过圆柱型导体时迫使电子由中部流向边缘集中在铜线表面，从而减少了导体导通电流的横截面积。 

    从一个完成和装配的观点来看，平面变压器也有优于线绕变压器之处。绕线变压器通常要求手工操作来剥去绕线端的涂料，然后蘸锡或手工焊锡。在平面变压器上的压制或蚀刻铜片的引出端常常能形成表面贴装终端以增大装配速度和重复性，从面减少成本。与嵌入平面变压器结合在一起，此优点就更为突出，此处铁氧体从DC/DC转换器PCB上穿过，而且绕组呈螺旋状层层绕在印刷电路板上。

    虽然它们比嵌入式设计占用更多的空间，但近年来，独立式平面变压器的欢迎度正在不断提高。因为全嵌入式变压器利用DC/DC转换器的电路板作为自己的绕线，所以每一组输入/输出电压都需要设计不同的电路板。而且，对于嵌入式平面设计，蚀刻线圈需要使用多层电路板，所以总体成本较高。一些混合设计利用主板作为初级绕线，然后用分离的小PCB作为次级来产生不同的输出电压，这种设计也很普遍。

    虽然嵌入式设计具有高功率密度并拥有良好的热性能和节约空间的特性，但是对于许多应用，这些优点被成本、缺乏灵活性和可互换性所限制。只有生产量大时，才能在一定程度上抵销嵌入式设计的较高成本。 

    抽头绕线设计

    C&D Technologies已经开发出一种被称为“交错”或“抽头绕线变压器”的技术，并应用在其WPA60双输出四分之一砖DC/DC转换器上。相对于标准的平面变压器，这种变压器提供了更高的功率。 

    此设计采用初级和次级绕线交错方式，以减少不合需要的漏电感。一个直接的“三明治”式初级 - 次级 - 初级或次级 - 初级 - 次级能够减少漏电感。高漏电感将导致不完整的耦合、损耗和瞬态电压等缺陷 。

    尽管抽头初级或抽头次级变压器具有显著的优点，但仍有一些重点需要考虑。例如，因为有较多的端子，初级和次级电路的隔离变的更加困难。而且，设计要求初级和次级之间EMI 屏蔽，将来会要求额外数量的屏蔽物。