高频电子变压器的未来发展方向是怎样的

高频电子变压器及其发展方向!

一、高频电子变压器

什么是高频电子变压器?有一个准确的定义，就是工作频率高的电子变压器，一般工作频率高于20kHz，就是高频。但是读了杂志发表的几位专业人士的意见后，把本来明确的高频电子变压器的概念，弄得糊涂了。如其中一位专业人士说：“行业内没有人准确下定义，也没有人做过学术的整合，因此，至今也没有一个准确的定义”。其实，高频电子变压器的定义是非常明确的，只不过被杂志上所发表的一些见解误导了。下面为了还高频电子变压器的本来面目，有必要弄清变压器、电子变压器、高频电子变压器的概念，以便消除那些误解。

首先，弄清什么是变压器?以电磁感应原理工作的变压器，是指在线圈原边绕组加交变电压，产生交变磁通，在副边绕组感生输出电压，从而起到传输能量，变换电压(或信号)，电气绝缘隔离的作用。

要产生电磁感应，原边绕组必须加交变电压，不可能有直流电压作工作电源的变压器。那种把直流电压作工作电源的说法，是把直流变交流的逆变器，或者变频电源包括在变压器的范围内的一种误解。只要有电磁感应存在，变压器就可以工作，而不一定要有磁芯，例如，工作频率为MHz级的电子变压器，就是由印刷电路板制作的空心变压器。那种把高频电子变压器说成是“用在具有变频电路中的磁性变压器件”的说法，属于既把变频电路包括在变压器范围内，又认为变压器一定要有磁芯的双重误解。

变压器不论工作频率高低，都是通过电磁感应来传输能量的。传输能量的大小，与变压器所用的材料、结构、尺寸和工作频率有关。如果传输的能量为定值，工作频率高，在一定时间内传输能量的次数多，每一次传输的能量可以少，则变压器用的材料少，结构尺寸小。那种认为变压器传输能量有限，要用高频来增加传输能量的说法，是一种本末倒置的误解。用脉宽调制(PWM)方式改变变压器传输能量和电压大小，只是一种外加控制方法，不单高频变压器可以用，低频变压器也可以用。那种认为有PWM控制后，高频变压器和低频变压器传输能量方式有差异，高频变压器和低频变压器改变电压的方式有差异的说法，也是一种误解。

其次，弄清什么是电子变压器?电子变压器是在电子电路和电子设备中使用的变压器。如果把范围扩大一些，包括所有电子电路和电子设备中使用的变压器、电感器、互感器等电磁元件。电子并不只限于功率电子(国内更通用的术语是电力电子)，还包括工业电子、信息电子、无线电子和微电子，电子变压器虽然区别于电力变压器，但是并不区别于射频信号变压器，也不只限于“开关功率变换器电路中的功率变压器”。功率变压器只是电子变压器中的一种。如果把电子变压器只看成功率变压器，难免会画地为牢。杂志专题特写中有位专业人士发表的有关电感器的内容，岂不是自己否定自己吗?所以，把电子只限于功率电子，把电子变压器只限于功率变压器的说法是一种误解。

再其次，弄清什么是高频电子变压器?现在，对电子变压器工作频率的高、中、低划分有一个通行的说法，即工作频率50Hz或60Hz叫工频，或者在它以下的叫低频;60Hz至20kHz叫中频， 400Hz是中频，而不是工频;20kHz以上叫高频。为什么选20kHz为界限?因为，20kHz是声频上限，超过它就听不见可闻噪声。所以，工作频率超过20kHz，从20kHz起到MHz级、GHz级是高频。那种把“应用频率范围从几十kHz到几兆kHz的”电子变压器的提法，有两个误解：一个是20kHz，不同于几十kHz。一个是几GHz，不是几兆kHz。工作频率几GHz的开关功率变换电路中的功率变压器。

高频中还可以划分成较高频(20kHz～ 50kHz)、中高频(50kHz～200kHz)、高频(200kHz～1MHz)、超高频(1MHz以上)，但都属于高频，并不因为适用的功率不同，而对高频有不同的理解。那种对不同功率下，高频有不同范围的说法，是一种误解。

二、高频电子变压器的发展方向

高频电子变压器的最大特点就是高频化。从变压器的工作原理来看，提高工作频率，可以减少变压器的体积和重量，也就是实现短小轻薄化，从而提高单位体积(或重量)传输功率，也就是高功率密度化。这些都是高频电子变压器本身固有的特点和直接带来的结果，而不能简单地把高频化、短小轻薄化、高功率密度化，作为高频电子变压器的发展方向。如果提几个“化”的口号，就能“对电子变压器行业有极大的指导意义”，岂不是太容易了吗?应当从高频化给电子变压器带来一系列问题，通过解决这些问题，从而提高性能降低成本，也就是追求最好的性能价格比为出发点，提出比较详细的发展方向，才可能对行业有一定的指导意义。

三、整体结构

为适应电子设备愈来愈轻薄短小，高频电子变压器一个主要发展方向是从立体结构向平面结构、片式结构、薄膜结构发展，从而形成一代又一代的新的高频电子变压器：平面变压器、片式变压器、薄膜变压器。高频电子变压器的整体结构的发展，不但形成新的磁芯结构和线圈结构，采用新的材料，而且对设计方面和生产工艺方面也带来新的发展方向。在设计方面，除了要研究各种新结构的电磁场分布，如何达到最佳的优化设计，还要研究多层结构的各种问题。在生产工艺方面，要研究各种新的加工方法，从而保证性能的一致性和实现加工工艺的机械化和自动化等。

在MHz级高频电子变压器中，愈来愈多的应用领域采用空心变压器。探讨空心变压器的结构、设计方法、制造工艺和应用特点也是其研究和发展方向。另外，压电变压器等新工作原理的高频电子变压器的研究也是发展方向，经过近十年的研究开发，压电变压器已经在一些领域中得到了实际应用。采用计算机对整体结构方案进行优化和具体设计，是现在各种电子器件的主要发展方向之一，当然也是高频电子变压器的一个主要发展方向。这样可以缩短设计时间，减少材料用量，缩短生产周期，降低成本。

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