关于PCB安装变压器的全部内容

从看似简单的设备开启交流到直流电源转换：变压器。这些元件利用磁感应在两个线圈之间传输功率，无需通过改变其中一个线圈中的电流来进行直接机械连接。多种类型的变压器均可安装到机箱/底盘上，或直接安装到PCB上。在本文中，我们将介绍一些可用的PCB变压器选项，这些选项在PCB中用于电源转换时为您提供高隔离度。

另一个需要考虑的重点是如何选择用于新设计的PCB安装变压器。PCB安装变压器存在多种尺寸，可封装为用于低功率处理的小型SMD元件，也可封装为用于高功率处理的大型机械安装通孔元件。我们将介绍在不同类型的电源调节系统中使用这些元件时需要考虑的一些重要变压器规格。

PCB安装变压器概览

变压器通常由两个物理层面分离的线圈组成，这些线圈通过入射在主要和次要线圈之间的磁场实现感应耦合。PCB安装变压器旨在与其他元件（数字部分、电源调节等）一起集成到您的电路板中，以便在两个电路之间提供电力传输。这里重要的一点是，电力传输发生在线圈之间，同时将变压器的两侧保持在隔离状态。电路板的输入侧与输出侧隔离，这可能会给用户带来安全隐患。这种隔离需求是我们将在下面讨论的一个重要规范。

实际的变压器并不总是使用某些图中所示的简单结构类型，即方形磁芯包裹线圈以提供磁耦合。相反，线圈和磁芯设计可能有些复杂，涉及层压、芯壳或堆叠拓扑。如果您是电路板设计人员，您通常只担心通过磁芯的电感耦合强度以及隔离，因为这些规格将决定功率转换效率以及线圈之间的隔离水平。

主要PCB安装变压器规格

在任何电路中使用PCB变压器面临的主要挑战是选择正确的变压器，以确保高效的功率转换，同时满足一些最低功率处理规格。至于在PCB上的安装，我们还必须考虑安装方式、变压器的尺寸和z轴跨度作为PCB变压器识别选择的几个要素。一些主要规格如下所示：

主要和次要额定值——顾名思义，指定主要和次要线圈的电压和电流限制。您将首先根据所需电压选择变压器，然后需要进行设计以确保低于输入和输出线圈处定义的变压器电流限制。

额定功率和效率——指变压器可以处理的功率。您的变压器可能仅指定直流功率额定值；这是电阻功率额定值，因此在查看数据表时请记住这一点，因为电抗功率额定值可能不同，并且将在特定频率下定义。在某些条件下（即满电流），效率通常也被指定为直流值。

外形尺寸——这可能是选择变压器的决定性因素，因为空间可能有限。PCB安装变压器的选择通常取决于电路板尺寸或外壳限制。这些变压器可以位于电路板的高点，这使其容易振动。

安装方式（SMT与通孔）——SMT变压器具有平坦的底面，外壳上有引脚，因此可以将元件焊接到变压器中的PCB上。通孔变压器具有长引脚，因此可提供与电路板的牢固连接，承受振动和热冲击。

冷却机制——由于这些元件要安装在PCB上，因此它们通常不附带任何类型的冷却机制，这对于高功率转换和功率处理通常很重要。相反，制造商将提供最大输入/输出功率额定值，以使所需温度保持在某个安全值以下。主要的冷却机制是通过传导进入封装，最后传导到PCB中。唯一的例外可能是PCB安装的平面变压器，其封装上有一个平坦的表面，用于安装或集成散热器。

电感——这在切换直流到直流转换应用中更为重要，例如在反激式变换器或LLC谐振变换器中。对于交流到直流应用，电感将决定与次要元件的耦合强度，但您通常仅需查看功率处理额定值和转换效率。

是否应该设计自己的变压器或电感器？

我有时会看到有人问这个问题，因为设计人员可能想构建一个可降压到非标准电压的自定义功率转换元件。简单的答案是“是”，但这不是您应该自己做的事情。由于对功率磁性元件的监管和安全要求，您需要与PCB安装变压器制造商合作设计并获取定制元件。更好的方法是选择符合规格的现成变压器，然后在输出端使用稳压器，以便达到所需的输出电压。

即使与变压器制造商合作，您也无法指定用于生产电路板变压器的材料或工艺。每家制造商都有一套特定的工艺和材料，用于生产可通过UL安全批准的元件。通过这些批准的能力非常重要，可确保设计足够安全、能够在没有火灾或电击风险的情况下运行，以及最终在公开市场上销售。

每当您使用PCB变压器识别和电源系统时，安全性都应该是您设计中的首要考虑因素。即使获得了使用UL认证绝缘系统的定制变压器，您还需要与制造商或测试实验室合作，确保成品PCBA也能通过UL测试。如果您能够正确选择电路板变压器并实施一些电源系统的最佳实践，则更有可能成功构建安全、高效的电源系统。

设计紧凑型隔离电源时，您需要选择可在PCB设计软件中使用的PCB安装变压器。找到最适合您设计的电路板安装变压器后，请使用CircuitMaker中的PCB设计工具来准备原理图和PCB布局。所有CircuitMaker用户均可创建将设计从构思转向生产所需的原理图、PCB布局和制造文档。用户还可访问Altium 365™平台上的个人工作区，在云端上传和存储设计数据，并通过安全平台中的Web浏览器轻松查看项目。

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