Повышение эффективности при минимизации размеров – комплексная задача, которую всё чаще приходится решать при разработке импульсных преобразователей напряжения. Это относится ко всем видам трансформаторов – понижающих, повышающих, прямо- и обратноходовых. Уменьшить габариты с одновременным увеличением мощности возможно за счёт применения новейших электроники и технологий.
В обычных импульсных трансформаторах на МОП-транзисторах повышение эффективности достигается при помощи силовых ключей, у которых меньше потери, и которые могут функционировать на более высоких частотах. Однако недавно на рынке появляются силовые транзисторы, которые сделаны из полупроводниковых материалов с широким рабочим диапазоном. Их номинальная частота ещё выше, чем может быть у МОП-транзисторов. Это даёт возможность увеличения эффективности трансформаторов при применении магнитных элементов меньшего размера. В итоге в импульсных преобразователях напряжения высокой частоты традиционно используемые трансформаторы и дроссели постепенно уступают место планарным магнитным схемам.
Отличия традиционных и планарных трансформаторов
Разница в свойствах этих устройств напрямую обусловлена конструктивными отличиями. Обычный импульсный трансформатор включает в себя первичную и вторичную обмотку, внутри которых имеется катушка и сердечник из феррита. Отделение обмоток друг от друга происходит при помощи изоляционного слоя и специальной ленты. Конструктивное исполнение катушки и сердечника зависит от топологии схемы.
Планарные трансформаторы в своём составе вместо проводов из проволоки и катушки имеют печатные проводники, которые размещены на электронной плате. Она плотно зафиксирована между ферритовым сердечником при помощи заклёпок.
Основные преимущества планарных трансформаторов
Среди достоинств новой технологии импульсного преобразования следует выделить:
- Меньшее количество витков при большей площади каждого из них (применяется не проволока, а фольга). Это позволяет достичь эффективный отвод тепловой энергии от трансформатора;
- Более чёткий контакт между проводниками. Как следствие, ёмкость между обмотками практически неизменна, а их чередование позволяет уменьшить потери токопроводимости;
- Высокая плотность электрического поля. Она является следствием предыдущего преимущества. У традиционных трансформаторов соответствующее значение равно примерно 7А/мм2, а у планарных моделей она возрастает до 20-25А/мм2. Естественно, такая разница достигается при одинаковой температуре;
- Высокий коэффициент полезного действия. Он достигается за счёт минимизации энергетических потерь в обмотках;
- Минимальная индуктивность рассеяния. Это свойство позволяет существенно снизить амплитуды выбросов электродвижущей силы. Соответственно, уменьшаются колебания напряжений. Это, в свою очередь, увеличивает надёжность и эксплуатационный ресурс применяемых транзисторов.
Учитывая все перечисленные факторы, можно прийти к заключению, что трансформаторы планарного типа гарантируют очень высокую эффективность и отличное воспроизведение ключевых параметров.
#планарный трансформатор #электротехника #новые технологии
