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用于高效率高隔离低频功率传输的新型硅基嵌入式变压器
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2018-02-12
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隔离式功率传输，可以隔断输入和输出的直流通路，保护关键电路不受接地扰动或者其它噪声电压的危害。因此，它在消费电子、汽车电子、医疗电子、工业电子、仪器仪表以及航空航天电子等领域均具有广泛的应用。在小功率（<2 W）的隔离式功率传输系统中，为了减小系统体积和成本，功率隔离变压器正向小型化和集成化方向发展。目前亚德诺公司（ADI）开发的isoPower⑧系列隔离式直流直流（DCDC）转换产品已经使用了空芯片上变压器实现了系统级封装，其输出功率可达0.5 W。但是，ADI所使用的片上功率隔离变压器需要工作在170 MHz高频时才能达到70%的变压器效率。如此高的工作频率在隔离式DCDC电路中造成了很大的开关损耗和整流损耗，使得整体的电路功率传输效率只有33%。
为了实现高效率高隔离的低频功率传输，本文提出并实验展示了三种新型硅基嵌入式变压器。它不需要磁芯，可以基于商用硅通孔工艺制造，具有超过100微米厚度的线圈，可以减小变压器线圈直流电阻，从而增大变压器的低频效率。
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