臭氧變壓器是近幾年才在國內(nèi)熱火起來的一種新型變壓器。它的特點(diǎn)是器件的整體高度低，呈扁平形狀，具有很多特殊的電氣優(yōu)點(diǎn)，使用軟磁鐵氧體功率材料做磁芯，是一款支撐未來電源進(jìn)而改變?nèi)祟愑秒娖骶叩年P(guān)鍵核心器件。
傳統(tǒng)的繞線式磁元件，由于線圈結(jié)構(gòu)單一、散 熱特性以及參數(shù)一致性差等問題，已無法滿足開關(guān)電源高頻化和低截面的發(fā)展趨勢(shì)。具有低截面的平 面磁元件(planar magnetic components)很好克服了傳統(tǒng)磁元件的不足，獲得廣泛應(yīng)用。由于臭氧變壓器功率密度高、窗口高度低，而且工作頻率與電 流越來越高，對(duì)線圈結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)技術(shù)提出更高的要求，尤其是對(duì)于高頻率和大電流的應(yīng)用場(chǎng)合，為了兼顧高頻渦流效應(yīng)和載流面積所采用的并聯(lián)線圈結(jié)構(gòu)，一些傳統(tǒng)的線圈結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法不再適用。 在臭氧變壓器中，銅箔/PCB 印刷電路板(printed circuit board)線圈應(yīng)用廣泛。
說白了，
臭氧專用變壓器主要就是采用如今多層PCB板技術(shù)，將傳統(tǒng)的繞線線圈，以銅箔的方式印刷在每一層PCB板上。每一層的PCB板就類似于我們傳統(tǒng)變壓器的一個(gè)繞組。
由于采用了印刷技術(shù)，而非我們傳統(tǒng)的手工繞線方式，因此此類變壓器的一致性好、散熱性好、漏感不到傳統(tǒng)變壓器的十分之一，體積、結(jié)構(gòu)小便于貼裝等等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
臭氧變壓器的優(yōu)點(diǎn)有那些
（ 1 ）電流分配均等
典型的臭氧變壓器副邊繞組有若干個(gè)并聯(lián)的線圈。每個(gè)副邊繞組都和同一個(gè)原邊繞組相藕合。所以，副邊電流產(chǎn)生的安匝數(shù)與原邊繞組產(chǎn)生的安匝數(shù)相等（忽略勵(lì)磁電流）。這種特性對(duì)并聯(lián)整流電路特別有用。繞組電流分配均等，在并聯(lián)整流電路中就不影響其他元件。
（ 2 ）電流密度高
臭氧變壓器有極好的溫升特性設(shè)計(jì)。因?yàn)檫@些特性，所以它能在很小的封裝體積內(nèi)達(dá)到很高的電流密度，由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完全滿足高頻電流的工作特性，所以適合在高頻率的場(chǎng)合使用。
（ 3 ）高效率
低漏電感，使它能具有很快的開關(guān)時(shí)間，很低的交叉損耗，就能使它達(dá)到很高的效率。這種變壓器副邊繞組和原邊繞組間因?yàn)榻佑|非常緊密，就具有很高的耦合系數(shù)，所以它的效率高、損耗很小。
（ 4 ）功率密度很高
因?yàn)槌粞踝儔浩髟某叽绾苄?，它具有極好的溫度耗散特性，所以能和有關(guān)點(diǎn)半導(dǎo)體器件和電感緊密地封裝在一起，實(shí)現(xiàn)的電流密度可做到 30A / 模塊。
（ 5 ）低成本
整個(gè)變壓器是由少量有關(guān)的廉價(jià)元件組成，加上組裝又很方便，PCB板的前期開發(fā)成功以后是采用印制加工方法，所以整體變壓器的成本是很低。
（ 6 ）連接部件成本低廉
由于它的漏電感很小，開關(guān)損耗很低，加在和它相連接部件上的應(yīng)力減少。因此和它連接的部件能使用成本較低的功率元件。
（ 7 ）熱耗散特性好
臭氧變壓器是具有很高的表體面積比、很短的熱通道的元器件。這種結(jié)構(gòu)有利于散熱。原邊和副邊繞組之間的匝間損耗很小，磁芯的功率損耗較小，所以它能做到高磁通密度。它可在 -400C~ 1300C 之間工作。
（ 8 ）泄漏電感低
臭氧變壓器價(jià)格繞組和繞組之間的良好耦合，就能使繞組匝間的漏電感保持在最小值。輸出端到輔助部件的連線很短而且是緊配合，所以繞組上的漏電感最小。漏電感小意味著變壓器的EMI指標(biāo)更好，對(duì)開關(guān)功率器件的損害最小。
（ 9 ）高頻特性極佳
在這之前，當(dāng)變壓器運(yùn)行在高頻時(shí)會(huì)使開關(guān)損耗增大和使變壓器過熱。臭氧變壓器的出現(xiàn)，使這些問題得以解決。臭氧變壓器能做到提供一種既經(jīng)濟(jì)又好的變壓器模塊。它可工作在 100KHz ～ 2000KHz 之間。
（ 10 ）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適宜表貼
臭氧變壓器是由少量部件和最少的繞組構(gòu)成的，這種模塊在自動(dòng)化裝配中特別適用，而且它的外形天生就注定它適合表面貼裝及大規(guī)模的流水線生產(chǎn)。
（ 11 ）外形低宜于整機(jī)小型化
在臭氧變壓器中所用的磁芯較小，它是以一種扁平的形態(tài)排列在變壓器的表面上。每一磁芯單元外形在 8mm ～ 32mm 范圍內(nèi)，這就使得它具有了很多獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。
（ 12 ）絕緣強(qiáng)度高
臭氧變壓器很容易使用絕緣簿膜或是絕緣材料對(duì)變壓器的介電絕緣按要求的進(jìn)行層數(shù)、厚度進(jìn)行絕緣從而達(dá)到所需的技術(shù)要求。
PCB變壓器可指位于印刷電路板上的變壓器，或含有多氯聯(lián)苯的變壓器。本文所述PCB變壓器指位于印刷電路板上的變壓器，而非含有多氯聯(lián)苯的變壓器。
用于印刷電路板的變壓器須為緊湊型，也因如此該變壓器不具備復(fù)雜的冷卻機(jī)制，該冷卻機(jī)制有時(shí)須納入其他變壓器設(shè)計(jì)內(nèi)。這些變壓器通常具有針對(duì)最高溫度與最低溫度的額定值；在此額定值下可進(jìn)行操作。只要保持在該溫度范圍內(nèi)，則該變壓器可提供可靠服務(wù)，因其為變壓器，幾十年可不斷提供服務(wù)。
若要了解印刷電路板變壓器的工作原理，需先了解什么是印刷電路板及其工作原理。
什么是印刷電路板？
印刷電路板是一種以極其緊湊、簡(jiǎn)便的方式連接各類電子元件的方法。印刷電路板使用的是由層壓在絕緣表面上的銅片制成的路徑，而不使用標(biāo)準(zhǔn)布線。該路徑被酸蝕刻到電路板上。
配備有線設(shè)備的印刷電路板稱為印刷線路板?？梢园l(fā)現(xiàn)，印刷電路板及印刷線路板均用于各種不同的電子應(yīng)用中。大多數(shù)人熟悉的印刷電路板設(shè)計(jì)位于計(jì)算機(jī)內(nèi)部，提供裝置所需的所有各類組件，以極其緊湊裝置的形式運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、性能卓越，且使用壽命長(zhǎng)。
什么是PCB變壓器?
PCB變壓器是專門設(shè)計(jì)用于印刷電路板的變壓器。其通常為明裝裝置，位于電路板表面，提供可能需要的任何變壓或電流變換。
這些裝置具有各種不同的性能和尺寸，確保其種類可供任何可以想象到的產(chǎn)品進(jìn)行選擇。同時(shí)也有廉價(jià)的部件，使印刷電路板以更加經(jīng)濟(jì)可行的方式生產(chǎn)電子元件。
還有一種無芯的PCB變壓器。這使得變壓器的尺寸大大降低，盡管這些裝置基本還處于實(shí)驗(yàn)階段。但該裝置的應(yīng)用范圍仍是巨大的。
臭氧變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 繞組結(jié)構(gòu)
臭氧變壓器的繞組是利用印制板上的螺旋形印制線來實(shí)現(xiàn)的。印制板中間被挖空用于安裝磁芯。各印 制板之間由絕緣膠布或空白印制板絕緣。磁芯直接將印制板夾在中間，然后通過膠帶或夾子固定。臭氧變 壓器的高度得到了有效的降低，同時(shí)進(jìn)一步節(jié)省了體積。印制線成扁平狀，其厚度一般為35μm/70μm 。 在 頻率小于14MHZ時(shí)，銅的集膚深度都小于印制線厚度的一半。通常開關(guān)電源頻率遠(yuǎn)小于這個(gè)值，所以臭氧 變壓器的集膚效應(yīng)可以忽略。
在多層印制電路板之間要有供繞組互聯(lián)的“通孔”，繞組間的匝數(shù)通過“通孔”以串聯(lián)或并聯(lián)的方式 彼此構(gòu)成電連接。圖2表示各層通過通孔用串聯(lián)方式互聯(lián)的布局圖。
每層印制板都布有一排通孔且位置對(duì)齊，但是每層繞組只用其中的兩個(gè)通孔，通過圖2方式實(shí)現(xiàn)繞組 串聯(lián)。在低壓大電流的場(chǎng)合，也可以通過通孔實(shí)現(xiàn)繞組并聯(lián)，以提高變壓器的電流處理能力。如圖3所示。
2 變壓器磁芯
選擇合適的磁芯是保證變壓器性能的關(guān)鍵問題。臭氧變壓器一般采用高頻功率鐵氧體軟磁材料制成的 E型、EC、ETD和EER型磁芯、RM型等磁芯。
E型磁芯制造工藝簡(jiǎn)單，售價(jià)較便宜，是現(xiàn)在臭氧變壓器很流行的磁芯形狀。E型磁芯有大的繞組空間， 能夠提供足夠的空間供大截面積的引線引出，可允許大電流通過。同時(shí)E型磁芯可以進(jìn)行不同方向的安裝， 又由于其散熱非常好，可以疊加應(yīng)用更大的功率，一般大功率變壓器都使用這種磁芯。但是它的缺點(diǎn)是不 能提供自我屏蔽，同時(shí)磁芯中間柱是長(zhǎng)方體，不能有效利用PCB上的空間，使單匝繞組的長(zhǎng)度增加，PCB 繞組的橫截面積變大，變壓器的所占體積也相對(duì)較大。
RM這種類型磁芯有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是由于磁芯中間柱和邊緣四周都呈圓形，可降低銅線的匝長(zhǎng)， 從而降低銅損。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠充分利用PCB上的空間，可以減小PCB繞組的橫截面積，將其設(shè)計(jì)成正 方形形式，這樣磁芯漏感較小。并且RM磁芯的屏蔽效果也比E型磁芯要好。
EC、ETD和EER型磁芯介于E型和罐型之間。這類磁芯和E型磁芯一樣，它們能提供足夠的空間供大截面的引線引出，適合現(xiàn)在開關(guān)電源低壓大電流的趨勢(shì)；這類磁芯的散熱也非常好；由于中間柱為圓柱形， 與E型相比具有RM型的一些優(yōu)點(diǎn)。但是這類磁芯和E型磁芯一樣屏蔽效果不好。
