PCB 变压器是一种使用互感方法提供隔离、保护和电流传输的电气设备。此类电子元件具有多种优势，包括体积小、设计轻巧，能够无缝集成到电路布局中，从而节省电子设备内的宝贵空间。这些变压器直接安装在电路板上，通常用于电压变换、信号隔离、阻抗匹配、降噪以及电子系统中的其他关键功能。

　　电路中变压器的工作原理

　　变压器的内部结构由不同的组件组成，这些组件共同构成一个整体，每个组件都具有不同的功能。例如，初级线圈和次级线圈决定了变压器的变压比。铁芯增强了磁耦合效应，而引脚用于连接电路中的其他组件。采用绝缘措施可防止电路发生短路和其他潜在问题。

　　变压器利用电路中的互感，通过电感耦合在两个独立电路之间传输能量或信息。这种方法依赖于一个线圈中的交流电产生的磁场，在另一个相邻线圈中感应出电压。这种现象在变压器中很常见，其中初级线圈在次级线圈中感应出电压。

　　当电路通电且电流流过导体时，会产生磁场。电流的变化会导致磁场波动。根据法拉第电磁感应定律，将二根导体置于此变化的磁场中会在二根导体中感应出电压。感应电压有助于能量从一个电路传输到另一个电路。

　　变压器由两个线圈组成，即初级线圈和次级线圈，它们缠绕在一个共用的铁芯上。当交流电流流过初级线圈时，会产生交变磁场。该磁场又会在次级线圈中感应出电压。初级线圈和次级线圈之间的电压比由匝数比(每个线圈的匝数)决定。

　　PCB变压器的类型

　　当您的项目需要在 PCB 上安装变压器时，您可能会在选择合适的组件时遇到挑战。FS Technology 可以为您提供具有成本效益的组件替代品和采购服务。为了促进您的项目顺利进行，以下是一些常见的变压器类型：

　　隔离变压器：这些变压器在初级和次级绕组之间提供电流隔离。它们用于传输电力，同时确保输入和输出电路之间没有直接电连接。这对于安全和降噪至关重要。

　　自耦变压器：自耦变压器有一个绕组，既用作初级绕组，又用作次级绕组。它们用于电压转换，其中一部分绕组用作初级绕组，另一部分用作次级绕组。自耦变压器比传统的隔离变压器更紧凑、更高效，但不能提供完全的电气隔离。

　　反激式变压器：这种变压器通常用于开关电源。它们在开关开启期间将能量存储在磁场中，并在开关关闭时将能量释放到次级绕组。这用于产生隔离输出电压电平。

　　正向变压器：正向变压器也用于开关电源，在开关晶体管导通期间，正向变压器将能量从初级绕组直接传输到次级绕组。它们效率高，适合中等功率应用。

　　推挽变压器：用于推挽转换器电路，其中初级绕组由两个交替导通的晶体管驱动。此配置提供高效的能量传输，通常用于高功率应用。

　　PCB变压器的关键问题及解决方案

　　漏电感

　　漏感是一个关键的电气参数，它表征变压器电感部分与相邻线圈之间缺乏互感。当变压器初级绕组产生的磁通量未与次级绕组完全连接时，就会发生漏感。这种现象会导致能量存储在漏感中，而不是有效地传输到次级绕组，从而导致损耗和效率下降。

　　如何解决：

　　将初级线圈和次级线圈缠绕得更近，以大程度地提高磁耦合。这种接近性可提高能量传输效率并降低漏电感的影响。

　　在绕组之间加入磁性材料或屏蔽层，以改变磁通量方向并减少泄漏。这种方法有助于将磁场限制在所需的路径内。

　　考虑交替缠绕线圈层以增强耦合并大程度地减少漏电。该技术可以确保线圈之间更有效地传输能量，从而提高变压器的整体性能。

　　电磁干扰

　　在变压器中，EMI 问题通常表现为电磁辐射和对周围电路的干扰。主要原因是使用在运行过程中快速切换的高频电流或信号。此外，变压器线圈和电线的布局以及电流路径也可能导致这些问题。

　　如何解决：

　　利用屏蔽材料或外壳包裹PCB变压器，减少电磁辐射的传播。

　　将铁氧体磁珠集成到电路中，以吸收高频噪声并防止其传播。

　　正确的接地和元件布局可以通过控制电流路径和减少环路面积来大限度地减少 EMI。

　　噪音

　　噪声问题通常表现为高频振荡或杂散信号。这些问题可能由不稳定或高频元件、不稳定的电源电压、线圈之间的电磁耦合或元件选择不当引起。

　　如何解决：

　　将电源滤波器作为PCB 设计过程的一部分。

　　通过选择更稳定的变压器元件来优化电路。

　　如果可行，请考虑降低工作频率。

　　利用模拟工具和测试设备评估电路的噪声特性。通过此评估，您可以微调设计并尽量减少与噪声相关的挑战。

　　热管理

　　PCB 变压器与所有组件一样，在运行过程中会产生热量。如果管理不当，过热会导致性能下降、可靠性问题，甚至组件故障。

　　如何解决：

　　将散热器安装到变压器或相邻组件上，以散热。

　　确保变压器周围有足够的空间以便散热。

　　使用 PCB 中的热通孔将热量从元件侧传输到电路板的另一侧。

　　为PCB及其附近的其他组件选择导热性良好的材料。