平面变压器 介绍

平面变压器

平面磁芯开发成功，可实现平面化的变压器设计。由于平面变压器要求磁芯、绕组是平面结构，所以应该采用多层PCB绕组。现在，已有许多公司开发出了平面变压器，Pulse公司开发出了平面磁性元件，以色列佩顿公司Payton已开发了Planet ics平面变压器，功率由5W到20KW、频率自20KHz到2MHz，效率通常可达98%，是电信、电焊机、计算机和外设、网络、医疗电子、工业控制、安全系统和电子设备的理想选择。

平面变压器的特点是高频，低造型，高度很小而工作频率很高。

变压器是电源中的一个关键元件。传统的变压器通常由铁氧体磁芯及铜线圈构成，体积庞大而且容易产生电磁干扰。平面变压器（Planar Transformer）可有效地解决体积及高频问题。

平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于铁芯及线圈绕组。平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频下有较低的磁芯损耗；绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容，可满足谐振电路的设计要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射频干扰。

平面变压器与传统的变压器相比主要有以下特点：

（1）高电流密度。平面变压器的导线实际上是一些平面的导体，因而电流密度大。

（2）高效率。效率可达98%～99%。

（3）低漏感。约为初级电感的0.2% 。

（4）热传导好。热通道距离短，温升低。

（5）低EMI辐射。良好的磁芯屏蔽可使辐射降到很低。

（6）体积小。采用了小型磁芯可相应减小体积。

（7）参数可重复性好。因为绕组结构固定、预先加工好，所以参数稳定。

（8）工作频率范围宽。频率可从50kHz～2MHz。

（9）工作温度范围宽。工作温度为-40℃～130℃。

（10）绝缘性好。平面变压器由导电电路与绝缘片互相重迭构成，从而保证绕组之间、初—次级及次—次级间可达4 kV绝缘隔离。

2 平面变压器在开关电源中的运用

除了合理布局和控制电路采用了表面贴工艺来节省空间外，还采取了更有效的措施来避免传统体积较大的高频功率变压器占用有限的空间。

(2) 工作环境温度高。相对于其它整流模块-25℃～+50℃的工作环境，

该模块能工作在-25℃～＋70℃的环境中，以满足一些恶劣条件的需求。因此，正常工作时，模块内部温升会更加高，要求变压器能承受高温。

(3) 该模块的EMI、杂音等指标要求高。要求有切实的措施来改进这些方面。

(4) 模块体积小，效率高，间接要求模块的热损耗小。

鉴于以上的几点要求，结合平面变压器的优点，在变压器设计方案中优先考虑采用平面变压器。在结构体积很小的情况下，平面变压器的电流密度高，漏抗小，非常适合低电压大电流的开关电源。应该注意的是，由于常规变压器都是将圆柱形导线缠绕在铁氧体磁芯上，高频电流集中在导线表面的附近（趋肤效应），会降低有效传导性能。而在平面型变压器里，其“绕组”是做在敷铜印制电路板上的扁平传导导线。扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗。因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效率要比传统的高。