小型高压平面脉冲变压器
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摘要
本文介绍了一种新颖的小型高压平面脉冲变压器，与常规方法设计的高压平面脉冲变压器不同，这种新的设计方法具有更多的灵活性。高压平面脉冲变压器能够实现绕组层与层之间的机械化的串联连接，降低了直流阻抗、提高了器件的一致性。由于绕组之间的间距小、整个变压器整体趋于平面化的几何结构，高压平面变压器的一些寄生效应得到了显著减弱。本文讨论了高压平面脉冲变压器的交叉绕组结构的优点，探讨了几种有着不同交叉绕组的变压器的交流阻抗和漏感。本文还讨论了由趋肤效应和邻近效应所引起的绕组损耗。
文中给出了一系列实验所得的数据，例如高压平面脉冲变压器的输入、输出电压，漏感，支流阻抗等。实验结果表明，这种结构的变压器适用于小型化设计和高压应用。我们采用Saber软件对高压平面脉冲变压器进行了仿真，仿真的结果与实验测试的结果非常接近。
根据我们的调研，本课题对高压平面脉冲变压器的研究在国内尚属首创，我们对高压平面脉冲变压器探索性的工作为小型化高压脉冲变压器设计提供了一条可行途径和技术经验。
A novel pulse planar transformer of low-profile that is suitable for high voltage application is presented. Unlike the conventional design, the new design offers more flexibility, it can automatically series-connect each layer of the winding and reduce the DC resistance, increase the consistency. Some of the parasites can be drastically reduced due to their planar geometry and the proximity of the windings. The
advantages of the interleaving technique are presented. This planar transformer winding AC resistance and leakage inductance are investigated for the different winding arrangements. This paper examines the winding losses associated with skin and proximity effects for this kind of planar transformer.
Given a set of specifications, such as input and output voltage, leakage
inductance, DC resistance, etc. Experimental results show that such construction transformer is particularly useful for the design of low-profile and high-voltage converter modules. Simulation with Saber software is employed whose results are very approach to the experiment results.
No other researches about low-profile planar pulse transformer for high-voltage in domestic according to our known. The study on the design and execution of the planar pulse transformer for high-voltage provide a feasible approach and technical experience.
文中给出了一系列实验所得的数据，例如高压平面脉冲变压器的输入、输出电压，漏感，支流阻抗等。实验结果表明，这种结构的变压器适用于小型化设计和高压应用。我们采用Saber软件对高压平面脉冲变压器进行了仿真，仿真的结果与实验测试的结果非常接近。
根据我们的调研，本课题对高压平面脉冲变压器的研究在国内尚属首创，我们对高压平面脉冲变压器探索性的工作为小型化高压脉冲变压器设计提供了一条可行途径和技术经验。
A novel pulse planar transformer of low-profile that is suitable for high voltage application is presented. Unlike the conventional design, the new design offers more flexibility, it can automatically series-connect each layer of the winding and reduce the DC resistance, increase the consistency. Some of the parasites can be drastically reduced due to their planar geometry and the proximity of the windings. The
advantages of the interleaving technique are presented. This planar transformer winding AC resistance and leakage inductance are investigated for the different winding arrangements. This paper examines the winding losses associated with skin and proximity effects for this kind of planar transformer.
Given a set of specifications, such as input and output voltage, leakage
inductance, DC resistance, etc. Experimental results show that such construction transformer is particularly useful for the design of low-profile and high-voltage converter modules. Simulation with Saber software is employed whose results are very approach to the experiment results.
No other researches about low-profile planar pulse transformer for high-voltage in domestic according to our known. The study on the design and execution of the planar pulse transformer for high-voltage provide a feasible approach and technical experience.
引文
1 Rprieto.O.Garcia ,R.Asensi J.A.Cobos "Optimizing The Performance of Planar Transformer" Power Electronics Specialists Conference PESC96
2 O.Garcia, J.A.Cobos, S.Ollero "A Standard Design Method For High Frequency PCB Transformers"
3 Dirk van der Linde, Corlex A.M.Boon, J.Ben Klaassens"Design of a High-Frequency Planar Power Transformer in Multiplayer Technology" IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS 91
4 L.Heinemann "Modeling and Design of High Frequency Planar Transformers" IEEE Power Electronics Specialists Conference 1995;pp.659-666
5 P.D.Evans "Multi Megahertz Transformers" IEEE Power Electronics Specialist Conference Record 1995;pp 1105-1110
6 C.F.Foo, X.H.Gong, 'Determination of Winding Losses of High Frequency Planar-Type Transformer Using Finite-Element Method' IEE Power Electronics and Variable Speed Drives, 23-25 September 1996
7 W.G. Hurley, M.C.Dufly, 'Impedance Formulas for Planar Magnetic Structures With Spiral Windings', IEEE PESC, 1997
8 F.K.Wong, J.W. Lu, 'Application of High Frequency Magnetic Componets for Switching Resonant Mode Power Supply', IEEE International Conference on Industrial Technology, 1996
9 V.W. Quinn,'Cslculation and Measurement of Power Dissipation and Enerty Storage in a High Frequency Planar Transformer', IEEE PESC, 1995
10 Yue-Quan Hu, Duo-Hui He, 'Design and Application of High-Frequency and Low-Profile Power Transformer', IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS'991999
11 I.W. Hofsajer, J.A.Ferreira, 'Optimised Planar Integrated L-C-T Components', IEE Power Electronics Specialists Conference, 1990
12 J.G..Kassakian, 'High-Frequency High Density Converters for Distributed Power Supply Systems', IEEE,PESC,1998
13 罗利文 平面变压器的结构原理与应用 电子技术应用 2000．10
14 陈远炎 脉冲变压器的结构特征 电子器件 2000．6
15 傅华强 采用GB6451.1新标准的设计方案 电子器件 2000．4
16 杨武 衬得顺 荣命哲 NISA有限元软件包在电器设计中的应用 高压电器 2000．8
17 陈志龙 强锡富 彭立群 考虑趋肤效应的柱型导体内部磁场和内部电感、的有限元分析 电子器件 2000．9
18 童亦凡译 童宗鉴校 变压器的仿真 电力牵引快报 1999．4
19 黄刚 小型化片式磁性元器件发展现状 www.eecedit@globalsources.com
20 吴金宏 倪向阳 吴昊 模块式电源 www.21ic.com
21 邬学文 潘桢镛 新物理学辞典
22 张乃国主编 电源技术 中国电力出版社，1998
23 朱浩英主编 新编变压器实用技术 辽宁科学技术出版社，1999
24 沙占友 小功率线性稳压电源的优化技术 电子技术
25 沙占友等主编 新型特种集成电源及应用 人民邮电出版社，1998
26 王瑞华 脉冲变压器设计 科学出版社，1987
27 上海钢铁研究所编 国外软磁材料 上海科学技术情报研究所出版，1973
28 李士根，魏克珠编著 磁性材料和器件的应用 机电部十四所情报信息中心，1991
29 王春生主编 电路分析及磁路 重庆大学出版社，1995
30 E.P.Wohlfarth主编，刘增民等译 铁磁材料-磁有序物质特性手册 电子工业出版社，1993
31 吴重光著 过程系统仿真技术 中国石化出版社，1998
32 陈宗海编 过程系统建模与仿真 中国科学技术大学出版社，1997
33 丁明芳编 电感、电容回路及应用 中国科学技术大学出版社，1995
34 卡兰塔夫，采伊特林编 电感计算手册 机械工业出版社，1992
35 杨天民等著 电力自耦变压器及其应用 水利电力出版社，1987
36 I.斯图海默著，江普标等译 电路的计算机辅助分析 上海科学技术出版社，1982
37 王曙钊主编 电路分析 西北工业大学出版社，1996
38 吴冶隆，毛正明 电路分析及磁路磁路 重庆大学出版社，1995
39 谈世泽，胡少宏 电路设计与制版 人民邮电出版社，1998
40 C.B.瓦修京斯基著，崔立君等译 变压器的理论与计算 机械工业出版社，1983
41 贺以燕 变压器工程技术 中国标准出版社，2000
42 陈琴生 变压器计算 天津科学技术出版社，1988
43 徐棱编 变压器手册 辽宁科学技术出版社，1982
44 张嘉祥著 变压器线圈波过程 水利电力出版社，1982
45 黎滨宏编 表面电磁波和介质波导 上海交通大学出版社，1990
46 王会宗等 磁性材料及其应用 国防工业出版社，1989
2 O.Garcia, J.A.Cobos, S.Ollero "A Standard Design Method For High Frequency PCB Transformers"
3 Dirk van der Linde, Corlex A.M.Boon, J.Ben Klaassens"Design of a High-Frequency Planar Power Transformer in Multiplayer Technology" IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS 91
4 L.Heinemann "Modeling and Design of High Frequency Planar Transformers" IEEE Power Electronics Specialists Conference 1995;pp.659-666
5 P.D.Evans "Multi Megahertz Transformers" IEEE Power Electronics Specialist Conference Record 1995;pp 1105-1110
6 C.F.Foo, X.H.Gong, 'Determination of Winding Losses of High Frequency Planar-Type Transformer Using Finite-Element Method' IEE Power Electronics and Variable Speed Drives, 23-25 September 1996
7 W.G. Hurley, M.C.Dufly, 'Impedance Formulas for Planar Magnetic Structures With Spiral Windings', IEEE PESC, 1997
8 F.K.Wong, J.W. Lu, 'Application of High Frequency Magnetic Componets for Switching Resonant Mode Power Supply', IEEE International Conference on Industrial Technology, 1996
9 V.W. Quinn,'Cslculation and Measurement of Power Dissipation and Enerty Storage in a High Frequency Planar Transformer', IEEE PESC, 1995
10 Yue-Quan Hu, Duo-Hui He, 'Design and Application of High-Frequency and Low-Profile Power Transformer', IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS'991999
11 I.W. Hofsajer, J.A.Ferreira, 'Optimised Planar Integrated L-C-T Components', IEE Power Electronics Specialists Conference, 1990
12 J.G..Kassakian, 'High-Frequency High Density Converters for Distributed Power Supply Systems', IEEE,PESC,1998
13 罗利文 平面变压器的结构原理与应用 电子技术应用 2000．10
14 陈远炎 脉冲变压器的结构特征 电子器件 2000．6
15 傅华强 采用GB6451.1新标准的设计方案 电子器件 2000．4
16 杨武 衬得顺 荣命哲 NISA有限元软件包在电器设计中的应用 高压电器 2000．8
17 陈志龙 强锡富 彭立群 考虑趋肤效应的柱型导体内部磁场和内部电感、的有限元分析 电子器件 2000．9
18 童亦凡译 童宗鉴校 变压器的仿真 电力牵引快报 1999．4
19 黄刚 小型化片式磁性元器件发展现状 www.eecedit@globalsources.com
20 吴金宏 倪向阳 吴昊 模块式电源 www.21ic.com
21 邬学文 潘桢镛 新物理学辞典
22 张乃国主编 电源技术 中国电力出版社，1998
23 朱浩英主编 新编变压器实用技术 辽宁科学技术出版社，1999
24 沙占友 小功率线性稳压电源的优化技术 电子技术
25 沙占友等主编 新型特种集成电源及应用 人民邮电出版社，1998
26 王瑞华 脉冲变压器设计 科学出版社，1987
27 上海钢铁研究所编 国外软磁材料 上海科学技术情报研究所出版，1973
28 李士根，魏克珠编著 磁性材料和器件的应用 机电部十四所情报信息中心，1991
29 王春生主编 电路分析及磁路 重庆大学出版社，1995
30 E.P.Wohlfarth主编，刘增民等译 铁磁材料-磁有序物质特性手册 电子工业出版社，1993
31 吴重光著 过程系统仿真技术 中国石化出版社，1998
32 陈宗海编 过程系统建模与仿真 中国科学技术大学出版社，1997
33 丁明芳编 电感、电容回路及应用 中国科学技术大学出版社，1995
34 卡兰塔夫，采伊特林编 电感计算手册 机械工业出版社，1992
35 杨天民等著 电力自耦变压器及其应用 水利电力出版社，1987
36 I.斯图海默著，江普标等译 电路的计算机辅助分析 上海科学技术出版社，1982
37 王曙钊主编 电路分析 西北工业大学出版社，1996
38 吴冶隆，毛正明 电路分析及磁路磁路 重庆大学出版社，1995
39 谈世泽，胡少宏 电路设计与制版 人民邮电出版社，1998
40 C.B.瓦修京斯基著，崔立君等译 变压器的理论与计算 机械工业出版社，1983
41 贺以燕 变压器工程技术 中国标准出版社，2000
42 陈琴生 变压器计算 天津科学技术出版社，1988
43 徐棱编 变压器手册 辽宁科学技术出版社，1982
44 张嘉祥著 变压器线圈波过程 水利电力出版社，1982
45 黎滨宏编 表面电磁波和介质波导 上海交通大学出版社，1990
46 王会宗等 磁性材料及其应用 国防工业出版社，1989