图9电感器显微照片
制成的电感器和变压器的显微照片如图9及图10所示。由于不同的铁心性能,尺寸为4mm×1.0mm×0.13mm和30匝多层铜线圈(40μm厚)的集成permalloy和orthonol铁心(15μm厚)电感表现出不同性能。Permalloy铁心电感比orthonol铁心电感有略高的电感量,但直流饱和电流低很多。文献中还比较了在铁心中设置一个气隙的效果。对于4mm×4mm×0.145mm和156匝多层电镀铜线圈(40μm厚)和电镀permalloy磁芯(35μm厚)制成的电感器,没有气隙的电感量稍高(大约1.5μH),但是有气隙电感的饱和电流高得多(180mA~250mA)。这些器件的饱和电流容量大(稳态直流达到3A),适合于小功率变换。
图13 参数振荡平面变压器
目前这类微型变压器的功率不高,一般不到10W,实用性不大。但其尺寸的超小型和制造技术的先进性决定了这类变压器有广阔的应用前景,随着电子技术的发展,采用微制造技术的变压器将成为微型变压器的发展趋势。
5铁氧体粉末和非晶集成变压器
除了上述两种微型变压器,另一类是利用先进的微粉技术、线圈制版技术、加入聚合物粘结剂的铁氧体的丝网印刷技术制成的集成变压器和电感器[8]。用于磁芯的磁性复合材料由NiZn或MnZn铁氧体磁粉颗粒与高分子聚合物组成,混合好的铁氧体复合材料用丝网印刷在基片上。在此复合材料上面电子溅射蒸发上电极导线的铜,再刻蚀导线图形,然后再丝网印刷一层铁氧体复合剂。另一种工艺是先做出双层螺旋线圈,再在中心处用丝网印刷填入铁氧体复合材料。如图11及图12所示。复合材料的电导率很低,适合作高频磁性器件,涡流损耗可被忽略。
另有一种利用非晶带材制作的参数振荡变压器[9]。由非晶态磁性材料用电火花切割。将5片叠装组成7mm×5mm变压器,线圈用聚酯漆包线绕制,如图13所示。这种参数振荡平面变压器具有优良的稳压特性、过载保护功能和噪声滤波性能。该变压器在激磁频率为500kHz时,电压调整率为0.94%,表现出较高的水平。但目前该变压器的输出功率小,效率较低。
6结语
微型变压器的发展是当今电子、信息技术的需求,变压器的微型化是变压器技术发展的必然趋势。就目前来看,以铁氧体为磁芯的平面变压器体积小,功率密度大,是微型变压器的主流。以微制造技术制作的微型变压器正处于研制阶段,还不能在实际中推广应用。随着电子技术的飞速发展,铁氧体平面变压器仍将在较大功率的模块电源中发挥主要作用,而微制造变压器将在功率电子领域得到广泛的应用。
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