平面变压器 介绍
模块电源中平面变压器的设计与应用
模块电源中平面变压器的设计与应用平面变压器是一种特殊的变压器，它采用平面线圈结构，相对于传统的线圈结构，具有体积小、重量轻、功率密度高、成本低等优点。
这使得平面变压器在电子设备中得到了广泛的应用。
本文将从设计和应用两个方面，介绍平面变压器的相关知识。
一、平面变压器的设计1.线圈结构设计平面变压器的线圈主要由两个平行排列的薄片形成，每个薄片上绕有若干层线圈。
为了提高变压器的效率，一般采用高导磁率材料，如硅钢片，以减小磁通的损耗。
此外，薄片的宽度应根据设计的功率和频率来确定，需要满足一定的磁通密度和电流密度。
2.选材设计平面变压器的选材设计主要涉及材料的导磁性能和绝缘性能。
对于导磁材料，一般采用具有高导磁率和低回磁特性的材料。
对于绝缘材料，一般需要具有较高的击穿电压和耐热性。
此外，还需要考虑材料的成本、可加工性以及环境友好性等因素。
3.磁芯设计平面变压器的磁芯一般采用环形状，以方便线圈绕制。
磁芯的选用应考虑其导磁性能和磁阻特性，以减小磁通的损耗。
同时，磁芯的尺寸和形状也需要根据设计的功率和频率来确定，以满足一定的电感值和磁通密度要求。
4.散热设计由于平面变压器的功率密度较高，因此散热设计非常重要。
一般可以通过增加散热片的面积、使用导热材料等方式来提高散热效果。
另外，也可以通过合理的线圈布局来提供空气流动，从而提高散热效果。
二、平面变压器的应用1.电源模块平面变压器广泛应用于各种电源模块中，如手机充电器、笔记本电源适配器等。
由于平面变压器的体积小、重量轻，非常适合于电源模块的紧凑设计。
此外，平面变压器还具有高效率、低磁声等特点，可以提高电源模块的整体性能。
2.通信设备平面变压器也被广泛应用于通信设备中，如路由器、交换机等。
通信设备对电源的稳定性和转换效率要求较高，平面变压器可以满足这些要求。
同时，平面变压器还具有高密度布局和低漏磁等特点，可以减小设备体积，提高系统的集成度。
3.汽车电子随着电动汽车的普及，平面变压器也开始在汽车电子中得到应用。
平面变压器
电源中的运用
(1)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。
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关键词：平面变压器；漏感；插入技术
引言
磁性元件的设计是开关电源的重要部分，因为平面变压器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势，因此 近年来得到了广泛的应用。对于一个理想的变压器来说，初级线圈所产生的磁通都穿过次级线圈，即没有漏磁通。 而对普通变压器来说，初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈，于是就产生了漏感，电磁耦合的紧密要求也 无法满足。而平面变压器只有一匝状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个 同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。所以，平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出电 流可以通过并联进行扩充，以满足设计的要求。
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。
电子元器件应用-平面变压器介绍及应用
平面变压器海玛格有限公司公司简介英国海玛格有限公司的前身是平面磁体有限公司。
自1996年开始该公司就是英国平面变压器技术的领军企业。
作为公司的核心，我们的工程师团队已经开发出了35瓦至58千瓦功率范围内的平面变压器。
除此之外我们还全力以赴为客户量身订造使用平面变压技术的电源转换器。
许多公司对于平面变压技术还处于初级了解阶段，所以我们相信我们在平面变压技术方面的经验会为您的新产品开发提供宝贵的帮助。
英国海玛格有限公司提供平面变压器的一站式服务。
从先期产品概念设计到最后的大批量生产，我们都会与您相伴。
我们的宗旨是为您设计符合您特殊需求的平面变压器，而不是让您的设计来适应我们的标准部件。
所以从初期的草图制作到最后产品完成的过程中我们都会给您最大尺度的灵活性。
目前海玛格有限公司30%的产品主要出口到欧洲大陆、美国和加拿大。
我们的产品具备完整的UL认证并符合ISO9001:2000的生产标准。
我们可以自豪地说在业界已有超过一百万个产品在使用我们的平面变压器。
我们公司的目标是让平面变压器成为电子工程师们在设计高频率开关电源电路时的首选。
目前我们的开发、研制和生产业务都在英国西南部靠近布里斯托（Bristol）运作。
从这里可以非常方便地到达英国所有地区及所有主要国际性出口点。
平面技术高频产品应用中平面变压器可以直接替换传统变压器。
他们可以被应用于任何希望使用SMPS 绕组拓扑的产品中，而且可以减低损耗从而增进产品的性能。
平面变压器还可以提供各种样式的端接，具有比传统变压器更高的连接灵活性。
平面变压器是所有包含开关电源设计的电子产品未来发展最关键的因素。
海玛格有限公司已经在包括电信整流器、高能电池充电器、逆变器、焊机电源和感应充电与感应加热领域成功地应用了平面变压技术。
从设计到生产阶段，平面变压技术会给予您很高的变通性。
海玛格有限公司向您提供定制解决方案。
而平面技术的高变通性会让我们最大限度地满足您独特的设计需求。
平面变压器在伺服控制器设计中的应用
平面变压器在伺服控制器设计中的应用伺服控制器普遍应用于电机控制，自动化工厂等，如打印机，机械装置，家用电器。
电机控制器通常由两部分电源模块组成：主电源和控制电源。
主电源主要是串联安全回路，能够使电机正常工作;当按下紧急制动按钮后，主电源会被安全控制回路切断电源。
由于平面变压器的体积小、功耗低、占空比少的优势能够代替伺服电机控制器中的独立电源模块，减少电源模块的使用，降低控制器的成本，将会更多地应用于未来的电机控制器中。
本文主要介绍平面变压器的特点及其应用于伺服控制器中的优势，并对平面变压器在伺服控制器设计中的应用前景进行阐述。
标签：印制板式变压器;伺服电机控制器;PCB设计引言：任何电路需要正常工作，都要用电源提供能量。
进入21世纪以来，电源己成为一项相对独立的产业，而且年产值正在飞快增长。
电源是一种功率转换装置，电子设备工作所需的能量均由电源来提供，因此，它的电源效率和体积对整个电子产品具有非常重要的影响。
通常的电源电路都要使用变压器等磁性元件，而在电源电路的小型化设计中，难度最大的就是将变压器体积缩小。
因为磁性元件不同于半导体器件，很难实现大规模电路集成化，并且漏磁较高。
在这种情况下，为了减小变压器体积和重量，从而提出平面变压器。
文章主要针对平面变压器在伺服控制器设计中的应用方面进行分析，希望能给相关人士提供相关的参考价值[1]。
1. 平面变压器的结构平面变压器是一种具有高频，低造型，而具有很高工作频率等特点的仪器。
其采用小尺寸的E形和RM形。
通常由环形铁氧体磁芯，高频功率铁氧体材料制成，降低在高频下磁芯损耗;平面变压器线圈绕组是由折叠式铜箔、印制电路板上的印制铜线或堆积于磁性薄膜上的细铜线条所构成，平面变压器扁平的形状以至于它可以做成一种“千层饼”式结构，来缩小体积降低，来增大空间利用率，提高伺服电机控制器稳定性。
在电子行业快速发展的今天，平面变压器具备交流阻抗和较低漏感的特性，同时，减少了在高频率状况下由集肤效应产生的涡流损耗。
平面变压器项目研究
1.总论1.1 项目提出的背景平面变压器是在20世纪80年代开始研制，并在90年代中期开始投入使用的一种新铁氧体电感元件。
由于平面变压器适合于平面贴装，是电子产品实现轻薄小型化的主要产品。
同时，与常规的变压器相比，平面变压器不但有结构上的优势，而且还具有功率密度高、效率高、漏电低、散热性好以及成本低等优点（其具体情况如表1—1）。
所以，随着电子技术的不断发展，平面变压器的应用已经表1—1：平面变压器的优越性能表优越性具体性能高度低、体积小、重量轻一般高度均小于20mm,每100W约重15g.高功率密度比同类型的传统变压器高3倍功率适应范围大5W~25KW高电压量次级升压可以达到20KV以上高电流量每层绕组可以达到200A高效率效率可达95%~99%低漏感初级电感的0.2%以下低EMI辐射有效的磁芯屏蔽工作频率范围宽20KHz~2MHz工作温度范围宽-400C~1300C热传导效果好散热面积大组装性能好便于安装在印制板上从单一的通讯领域迅速扩展到笔记本电脑、汽车电子、医疗电子、安全系统、工业控制、数码像机、数字化电视、变频器、逆变器、各种AC/DC、DC/DC变换器以及军用雷达等多种领域。
在电子设备的电源方面，常规变压器常常会占据很大的体积，采用铁氧体磁芯的变压器体积会大大减小。
但是最近推向市场的模块电源，对变压器的要求更加严格，如小尺寸、低高度、高的输出电流、低的输出电压、小的电磁辐射以及良好的结构稳定性等等，所有这些性能在采用平面变压器后都可以得到实现。
这种变压器采用低尺寸的RM型铁氧体磁芯，选用高频功率铁氧体材料制成，在500~700KHz高频下有比较低的磁芯损耗。
在绕组结构方面，由于高频积集肤效应影响和通过大电流（如12A~30A）的要求，普通的绕线技术已经不能适应。
新设计的采用平面多层印刷电路板叠合而成的绕阻，由于其具有低的电流铜阻、低的漏感和分布电容，则可以满足高频谐振电路的要求，而且由于RM型磁芯的良好磁屏蔽，可以获得抑制射频干扰的良好效果。
平面变压器
平面变压器与应用综述Survey and application of the planar transformer1.引言高频、高功率密度的电源变换模块在电力电子设备中得到广泛的应用和发展。
要提高变换器的功率密度，关键是降低磁性元件的体积和重量。
一方面，从传统的电工磁理论考虑，对于一定的线圈窗口面积和铁芯横截面积，对最优结构，要求线圈回路和铁芯回路的长度最短，以减小铁芯总体积和线圈的平均长度；另一方面，从热设计理论考虑，最大化地增加磁性元件的散热表面积，且使从磁件热点到磁件表面积的热阻降低，从而提高功率密度。
变压器结构正经历三次更新换代。
第一次是平面变压器，体积和重量比立体变压器(普通变压器)减少80%，已形成从5W至20KW，20KHZ至2MHZ的产品，效率典型值为98%。
第二次是片式变压器，对低压大电流特别适用，高度(厚度)更进一步降低，电流可达100安以上，采用一个次级绕组多个磁芯组成，代替以前的一个磁芯多个绕组。
多个磁芯的初级绕组串联，从而达到降压隔离的要求。
内部温升比平面变压器低，只有10℃左右。
可以装在额定温升更高的基板上工作。
第三次是薄膜变压器，采用薄膜后高度低于1mm。
工作频率超过1MHZ，达到10~100MHZ。
由于采用集成电路工艺制造，成本并不增加。
是直流开关电源变压器的最新发展方向。
之所以强调"正经历"，是因为在现阶段，不同的应用范围和市场，从性能价格比出发，要求的变压器结构形式也不一样。
立体变压器仍然大量使用。
平面变压器已形成系列，正在推广。
片式变压器处于个别和小批量生产阶段。
薄膜变压器只是个别情况，仍处于研究开发阶段。
由此可见，铁氧体平面变压器将在未来的功率变换模块中发挥极为重要的作用，特别在较大功率模块中起的作用显得更为突出。
2.结构原理平面变压器通常有2个或2个以上大小一样的柱状磁芯。
现以2个磁芯的平面变压器为例介绍其结构，如图1所示。
每个磁芯柱在对角线上的两角都用铜皮连接，铜皮在通过磁芯柱时紧贴磁芯内壁。
名词解释平面变压器
名词解释平面变压器
平面变压器是一种电力设备，用于改变交流电的电压水平。
它由两个或多个共平面且互绕的线圈组成，通过电磁感应原理而实现电能的转换。
主要由一个铁芯和若干绕组构成，其中一个绕组通常被称为主绕组，而其他绕组则被称为副绕组。
当电流经过主绕组时，产生的磁场会穿过铁芯，进而感应出副绕组中的电流。
通过调整主、副绕组的匝数比例，平面变压器可以实现不同的输入和输出电压比。
这种设备常用于电力输电、电子设备和通信系统中，用于降低或升高电压。
ABC平面变压器简介
1213Βιβλιοθήκη 平面变压器的主要参数﹕ 外形尺寸 輸入/輸出电压. 輸入/輸出电流. 初級與次級变比. 使用频率. 使用温度. 磁芯ｕi值. 功率损耗. 繞組直流電阻
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材料組成
一﹑ CORE 二﹑ Print PCB 三﹑ Copper Plate 四﹑ Kapton Tape/ Film 五﹑BASE 六﹑ Copper PIN
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產品規格
PT146S/PT187S/PT206A/206B/PT259S/PI257S共六 個系列特性方面主要參照和達到PULSE. COILCRAFT. PAYTON 等同業之規格.其品名規格分布更加完整合理. 外觀尺寸和PCB LAYOUT均能與之完全替換. 并形成自 有特色之系列規格. 亦可依客戶要求訂制其它規格和尺寸較特殊之要求 之產品.
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鐵芯﹕高頻高功率密度低損耗之小尺寸平面
EC或RM型軟(ui1400~1800)磁鐵氧體材料. PCB ﹕將蚀刻后扁平铜箔壓合在印制板基材 (130 ℃的玻璃纤维布层压板)上形成雙面或多 層板螺旋式變壓器初次或次級线圈. 銅箔﹕表面鍍鎳后壓銀的高導電無氧銅扁平 變壓器次級線圈. 絕緣層﹕H級 （Kapton Tape/ Film）聚酰亞 胺膠帶/薄膜做各繞組層間絕緣.
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作業流程
預加工 組立（1） 組立（2） 預測
點膠
測試
組立（3）
外檢
焊錫
包裝
印字
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問題點﹕ 设计的过程复杂. 设计成本較高. 量產前置時間久.供應商材料須全部訂制. 未形成明確的行業標准.
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產品應用
平面變壓器生產目的在於降低傳統式變壓器
平面变压器设计公式
平面变压器设计公式平面变压器是一种常见的电力变压器，在电力系统中用于改变电压的大小。
它由一个铁心和多个绕组组成，其中铁心由层叠的正方形硅钢片组成，绕组则由绝缘铜线缠绕而成。
平面变压器的设计需要考虑多个因素，包括电流、电压、功率损耗等。
下面我们将详细介绍平面变压器的设计公式。
1.基本参数：平面变压器的基本参数包括额定电压、额定电流、频率等。
额定电压是指设计中所考虑的主要电压级别，根据电力系统的要求选择。
额定电流是指在额定电压下变压器能够承载的最大电流值。
频率是电力系统的运行频率，一般为50Hz或60Hz。
2.电流计算：根据变压器的额定功率和额定电压，可以计算出额定电流。
变压器的功率可以用下式表示：P=√3*U1*I1=√3*U2*I2其中，P为功率，U1和U2为变压器的两个电压端口的额定电压，I1和I2为变压器的两个电流端口的额定电流。
3.磁通密度计算：变压器的铁芯中的磁通密度B应该能够满足设计要求，一般情况下，磁通密度的选择范围为1.4-1.8T。
磁通密度可以通过下式计算得到：B=√2*V/(4.44*f*N*Ae)其中，V为变压器的额定电压，f为变压器的频率，N为变压器的绕组数，Ae为铁心有效面积。
4.铁心设计：铁心由正方形硅钢片组成，其截面积可以通过下式计算得到：Ae=√(Ki*P)/(B*f)其中，Ki为系数，一般为1.1-1.3，P为变压器的额定功率，B为磁通密度，f为频率。
5.绕组设计：绕组由绝缘铜线缠绕而成，其长度可以通过下式计算得到：L=((R1+Rc)*N+Ru)*π*d其中，R1和R2分别为绕组的外径和内径，Rc为铁心的外径，Ru为该绕组与铁心的最小厚度，N为绕组数，d为绕组的直径。
6.损耗计算：变压器的损耗主要包括铁心损耗和铜损耗。
铁心损耗可以通过下式计算得到：Pc=Ke*f*B^2*V*√2*10^(-6)其中，Ke为损耗系数，取值范围为0.2-0.3、铜损耗可以通过下式计算得到：Pcu = √3 * (I1^2 * R1 + I2^2 * R2) * 10^(-3)其中，R1和R2分别为绕组的电阻。
平面变压器技术综述
平面变压器技术综述摘要：在H01F这一小类中，平面变压器这一技术近年来在我国的发展比较突出，我将选取此技术，从其基本结构、分类、优缺点、发展历史及现状、国内外申请情况、主要专利技术分析等方面介绍平面变压器技术，并对其发展方向进行预估。
关键词：平面变压器；专利申请1 平面变压器概述传统变压器通常是将铜线圈绕制在磁芯上装配而成，其体积一般较大，并且绕组匝数多，相关寄生参数较难控制，在生产过程中也较难保证产品的一致化程度。
而平面变压器的出现则极大改善了这一问题，其与传统变压器的最大区别就于它的结构，典型结构如图1-1所示。
平面变压器是一种扁平结构的变压器，磁芯多采用 E 型、RM 型平板磁芯，高度得到极大降低的同时增大了散热面积。
考虑到变压器较高的应用频率，磁芯材料方面选择具有高磁导率、高饱和磁感应强度以及低损耗特性的 MnZn 铁氧体材料；绕组方面通常采用铜箔或印制电路板（PCB）堆叠构成[1]。
图1-1 典型的平面变压器结构1.1 平面变压器的优缺点平面变压器的独特特性使其在医疗、通信以及航空等领域成为了电源设备的理想选择，基于平面变压器所具有的独特结构，与传统的变压器相比，其具有如下优点：散热性能好，低漏感，生产一致性好，较高的工作频率，体积小，可靠性高，绝缘性能好，高效率，电流承载能力高。
然而平面变压器的特性并不全是优势。
原、副边绕组之间的间距较小，储存磁能少，所以漏感也较小，但原、副边的分布电容却变大。
PCB绕组的可重现化特性是以增大磁芯绕线窗中绝缘材料的比例为代价，降低了铜填充系数，窗口利用率低，仅为0.25 ~ 0.3，而传统变压器的窗口利用率为0.4。
2 专利申请趋势分析2.1 全球专利分析2.1.1 全球申请量年度趋势图2-1 平面变压器全球历年申请量图2-1示出了平面变压器全球范围内历年的申请量分布，结合平面变压器的发展历史分析平面变压器技术专利，由图可以看出，平面变压器技术的专利申请最早开始于1966年，由德国的德律风根公司提出，此后直到1974年才提出第二件关于平面变压器的专利申请，自此以后，关于平面变压器的申请基本上总体呈现申请量逐年递增的趋势。
平面变压器的分类
平面变压器的分类：平面变压器按设计制作工艺的不同，可分为印刷电路（PCB）型，厚膜型、薄膜型、亚微米型 4 种。
1，PCB 型变压器印刷电路PCB（printed circuit board）型变压器可省去绕组骨架，能增大散热面积，能减小在高频工作时由集肤效应和邻近效应所引起的涡流损耗，也能增大电流密度，其电流密度最高可达20A/mm，功率大，工艺简单。
但用PCB，窗口利用率低，仅为0.25~0.3，传统变压器的窗口利用率为0.4，其体积也较大。
PCB 型变压器其功率可高达20kW ，频率可达兆赫数量级。
采用pulse 的平面技术，多层PCB 夹在磁芯之间，薄型高效铁氧体平面变压器，其底部面积小，高度只有7.4mm，工作频率为150~750kHz，工作温度为-400~1300。
2，厚膜变压器厚膜变压器是为了克服薄膜变压器中导体电阻大的缺陷而提出的。
以氧化铝作基体，采用厚膜工艺，在其上、下表面各印制了初级和次级绕组，用铁氧体制作的平面变压器在2MHz，输出功率为75W 时，效率达85%。
厚膜工艺制造出的平面变压器效率一般较低，因此寻求更进一步的工艺技术以完善平面变压器制造的厚膜工艺是实现平面变压器高频集成化的关键。
3，薄膜型变压器薄膜型变压器是一种用磁性薄膜研制的叠层微型变压器，采用薄膜后高度低于1mm，工作频率超过1MHz，其体积小，易于集成，但只适用于小功率情况。
它们绝大多数采用金属磁性材料，如坡莫合金、铁硅铝和非晶合金。
主要是因为它们有高BS 和高磁导率。
Tsuijimotl 等人用带式（铜厚35μm，长34mm，宽3mm）加以绝缘膜(厚100μm)，非晶CoNbZr 膜（1.8μm）构成一种能在高频下输出电压可控的薄膜变压器——针孔型变压器，还制成了厚度为210μm的片式变压器。
它是采用两层10μm 厚的CoZr 非晶薄膜做成的，用于5V、0.3A、1MHz 的开关电源，77.5% 铁氧体材料（以MnZn系为主）也可以制成薄膜型变压器，但用常规的方法很难制出合适的微型磁膜，故需开发新的成膜技术。
平面变压器资料
平面变压器的结构原理与应用【发表评论】作者：佚名来源：网络发布时间：2008-8-8 11:31:20增大字体减小字体摘要：大多数ＤＣ／ＤＣ变换器都需要隔离变压器而平面变压器技术在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。
介绍了平面变压器的结构、性能和使用方法。
关键词：隔离变压器平面变压器开关电源在ＤＣ／ＤＣ变换中，基本的Ｂｕｃｋ、Ｂｏｏｓｔ、Ｃｕｋ变换器是不需要开关隔离变压器的。
但如果要求输出与输入隔离，或要求得到多组输出电压，就要在开关元件与整流元件之间使用开关隔离变压器，所以绝大多数变换器都有隔离变压器。
目前开关电源的发展趋势是效率更高、体积更小、重量更轻，而传统的隔离变压器在效率、体积、重量等方面严重制约了开关电源的进一步发展。
同时由于变压器涉及到的主要参数有电压、电流、频率、变比、温度、磁芯ｕ值、漏抗、损耗、外形尺寸等，所以一直无法象其它电子元器件那样有现成的变压器可供选用，常常要经过繁琐的计算来选用磁芯和绕组导线，而且绕组绕制对变压器的性能也有较大影响，加之变压器的许多重要参数不易测量，给使用带来一定的盲目性，很难在频率响应、漏抗、体积和散热等方面达到满意效果。
平面变压器（ＦｌａｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ技术则在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。
目前，国外的许多电源产品中都开始采用平面变压器技术，如蓄电池充电电源、通信设备分布式电源、ＵＰＳ等。
而国内的隔离开关变压器在材料、工艺等方面与国外先进国家有一定差距，阻碍了开关电源开关高频的提升和效率提高，使开关电源产品停留在一个较低的水平。
平面变压器技术将会为高频开关电源的设计和产品化提供有益的帮助。
传统变压器的绕组常常是绕在一个磁芯上，而且匝数较多。
而平面变压器（单元）只有一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。
所以平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充，以满足设计的要求。
印制板平面变压器及其设计方法
印制板平面变压器及其设计方法（实用版3篇）《印制板平面变压器及其设计方法》篇1印制板平面变压器是一种新型的变压器，其主要特点是磁芯和绕组均位于同一平面上，因此具有体积小、重量轻、散热好、漏感低、性能稳定等优点。
以下是印制板平面变压器的设计方法：1. 选择合适的变压器形式：根据应用需求，选择合适的变压器形式，如PCB 型变压器、厚膜变压器、薄膜型变压器、亚微米型变压器等。
2. 计算变压器参数：根据输入电压、输出电压、功率等需求，计算变压器的绕组匝数、线径、磁芯面积、磁芯材料等参数。
3. 选择磁芯材料：根据变压器的功率、频率、磁通密度等参数，选择合适的磁芯材料，如铁氧体、硅钢片、镍铁合金等。
4. 设计绕组：根据计算得到的绕组匝数和线径，设计绕组的布局和形状，以使绕组的损耗最小。
5. 优化设计：根据变压器的损耗模型，优化磁芯和绕组的设计，以使变压器的总损耗最小。
6. 绘制图纸：根据设计得到的参数和布局，绘制变压器的电路图和结构图。
7. 生产和测试：根据绘制的图纸，制作变压器的PCB 板和磁芯，并进行组装和测试，以确保变压器的性能符合设计要求。
总之，印制板平面变压器的设计需要综合考虑磁芯和绕组的设计，以达到损耗小、性能优的目标。
《印制板平面变压器及其设计方法》篇2印制板平面变压器是一种新型的变压器，其主要特点是磁芯和绕组均采用印刷电路板（PCB）技术制作。
由于磁芯和绕组均为平面结构，因此印制板平面变压器具有体积小、重量轻、散热性好、漏感低、性能稳定等优点。
以下是印制板平面变压器的设计方法：1. 选择变压器形式：根据应用需求，选择合适的变压器形式，如PCB 型变压器、厚膜变压器、薄膜型变压器、亚微米型变压器等。
2. 选择磁芯材料和绕组材料：根据变压器的功率、电压、电流等参数，选择合适的磁芯材料和绕组材料，如铁氧体磁芯、铜箔、铝箔等。
3. 设计绕组：根据变压器的电压比和功率需求，设计合适的绕组比和绕组匝数，并计算绕组电阻和漏感。
PCB平面变压器的设计
PCB平面变压器的设计PCB平面变压器（Printed Circuit Board Planar Transformer）是一种通常用于电子器件的小型变压器。
相比传统的线圈变压器，PCB平面变压器的设计更加紧凑，成本更低，并且在高频应用中具有更好的性能。
在本文中，我们将介绍如何进行PCB平面变压器的设计。
首先，我们需要了解PCB平面变压器的设计参数。
这些参数包括输入电压、输出电压、输出功率、工作频率等。
根据这些参数，我们可以计算出变压器的变比和匝数比。
接下来，我们需要确定变压器的核心材料。
在PCB平面变压器的设计中，通常使用磁性材料作为变压器的核心。
常见的磁性材料有铁氧体、磁性陶瓷等。
选择合适的磁性材料可以提高变压器的磁耦合效率和功率密度。
然后，我们需要设计变压器的线圈结构。
在PCB平面变压器中，线圈通常使用进口/出口结构。
即将输入端和输出端的线圈分别安置在变压器的两侧，以提高磁耦合效率。
此外，线圈的布局也需要考虑信号传输的性能。
通常采用分层的线圈结构，通过多层的布线来减小阻抗，提高信号传输的速度。
在设计线圈结构时，我们还需要考虑线圈的匝数和截面积。
匝数的大小决定了变压器的变比，而截面积的大小则决定了变压器的功率承载能力。
通过合理选择匝数和截面积，可以使变压器具有较高的效率和承载能力。
此外，考虑到PCB平面变压器通常用于高频应用，我们还需要注意减小电阻和电感的损耗。
通常采用金属层或铜箔作为线圈结构，以减小电阻；同时使用多层结构，以减小电感的损耗。
最后，我们需要进行变压器的封装和布局设计。
封装是保护变压器和线圈的重要部分，可以通过使用合适的外壳来提高变压器的耐压性能。
而布局设计则需要考虑信号传输的路径、散热等因素。
合理的布局设计可以提高变压器的整体性能和可靠性。
总的来说，PCB平面变压器的设计需要考虑多个因素，包括变压器的参数选择、核心材料、线圈结构、封装和布局设计等。
通过合理的设计，可以使得PCB平面变压器具有高效、紧凑和可靠的特性。
平面变压器
平面变压器介绍磁性元件的设计是开关电源的重要部分，因为平面变压器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势，因此近年来得到了广泛的应用。
对于一个理想的变压器来说，初级线圈所产生的磁通都穿过次级线圈，即没有漏磁通。
而对普通变压器来说，初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈，于是就产生了漏感，电磁耦合的紧密要求也无法满足。
而平面变压器只有一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。
所以，平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充，以满足设计的要求。
因此，平面变压器的特点就显而易见了：平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小；平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。
但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。
另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。
平面变压器的优点主要集中在较低的漏感值和交流阻抗。
绕组问的间隙越大意味着漏感越大，也就产生更高的能量损失。
平面变压器利用铜箔与电路板间的紧密结合，使得在相邻的匝数层间的间隙非常的小，因此能量损耗也就很小了。
在平面型变压器里，其绕组是做在印制电路板上的扁平传导导线或是直接用铜泊。
扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也就是涡流损耗。
因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效率要比传统变压器高得多。
1.电流分配均等典型的平板变压器副边绕组有若干个并联的线圈。
每个副边绕组都和同一个原边绕组相藕合。
所以，副边电流产生的安匝数与原边绕组产生的安匝数相等（忽略励磁电流）。
这种特性对并联整流电路特别有用。
绕组电流分配均等，在并联整流电路中就不影响其他元件。
2.很高的电流密度平板变压器有极好的温升特性设计。
因为这些特性，所以它能在很小的封装体积内达到很高的电流密度。
平板变压器分类及特点介绍
一、平板变压器分类及特点介绍总体来说共分4种:第一种是,平板铁氧体磁芯,传统绕线型绕组结构,主要一些高频、高压小功率变压器,与传统变压器比优势不大;第二种是平板铁氧体磁芯,铜箔式绕组结构,主要应用在需要输出低压大电流的高频、大功率开关电源模块中;第三种是平板铁氧体磁芯,PCB印制板绕组,主要是一些高频、中小功率的变压器;第四种是采用LTCC(陶瓷低温共烧)工艺,在铁氧体薄片上印刷绕组,形成绕组阵列,多层黏结叠加,共烧成一体,主要是在高频小信号线路中信号宽带传输、隔离等作用.平板变压器的主要特点是:1产品呈平板状、体积小、厚度小,符合电源的模块化发展趋势;2结构简单,平板变压器是由少量部件和最少的绕组构成的,这种模块在自动化装配中特别适用.3工作频率高,功率密度大:传统变压器运行在高频时会使开关损耗增大和使变压器过热.平板变压器的出现,使这些问题得以解决.平板变压器能设计为高频变压器,提供一种既经济又好的变压器模块.它可工作在100kHz~1000kHz之间.因为平板变压器元件的尺寸很小,它具有极好的温度耗散特性,所以能和有关的半导体器件和电感紧密地封装在一起,实现高功率密度.4工作效率高:调节漏电感,使它能具有很快的开关时间,很低的交叉损耗,就能使它达到很高的效率.这种变压器副边绕组和原边绕组之间的匝间传导损耗是很小的.5极好的热耗散特性:平板变压器是具有高表面积体积比、很短的热通道的小元件.有利于散热.原边和副边绕组之间的匝间损耗很小.这种磁芯特有的几何外形能有效地减小磁芯损耗.所以它能做到高磁通密度.它可在-55~130℃之间工作.6电磁辐射干扰小:绕组和绕组之间的良好耦合,就能使绕组匝间的漏电感保持在最小值.输出端到辅助部件的连线很短而且是紧装配,所以绕组相互之间连线上的漏电感也是最小的,因此电磁辐射干扰小.7可靠性高;8绝缘强度高二、国外发展状况在国外这四种平板变压器均已试制成功,但仅有一些国外名牌企业,如Magnetics公司在近两年首先推出了功率平板变压器用磁芯并逐步得到了应用;美国Flat Transformer Technology 和PAYTON(佩顿)公司实现了用前三种平板变压器的批量生产,PAYTON的平面变压器产品功率从5W-20KW全系列产品.台湾的Pulse只能三种小功率平板变压器的批量生产,目前在二次通信电源的DC-DC模块产品中应用广泛,生产的300W以下产品系列很全;美国Midcom,Inc公司实现了用第四种平板变压器的批量生产.三、国内发展状况应用:在国内在通信行业的二次电源(低压DC-DC)中已经开始使用高频功率平板变压器,但功率在600W以下,目前应用较多的是全砖300W和半砖150W的产品,开关电源工作频率大约在200kHz-300kHz,发展趋势是500kHz-1MHz的高频高功率密度产品,此类产品只能应用平面变压器.在居电源业界领先的通信行业的一次电源,仍然采用传统的变压器,工作频率在100kHz以下,如48V50A电源变压器,体积大约在60×80×60,功率密度大约在10W/cm3,高频功率平板变压器的功率密度在同样的工作频率和体积下大约是传统变压器的3~5倍,也就是说同样功率的变压器如果采用平板变压器式结构,则整个变压器的体积可缩小为原来的1/3~1/5.目前,功率超过600W、频率超过100kHz的大功率平板变压器在国内很少有批量生产应用.但是随着电源技术发展的需要,尤其是通信电源、电镀电源、逆变电源中都在开始应用,但是由于目前受到成本高的限制大多应用在军用电子和高档工业产品中,但是这类变压器正在得到国内业界的重视.另在汽车电子中,平面变压器、电感器在国外产品中已经大批量应用,如汽车的超薄型HID(海拉、松下、日立、三菱等汽车大灯安定器)中应用的就是平面变压器和表贴类电感器产品.随着汽车电子产品的小型化,高功率趋势,电子产品内部用使用平面电感器、变压器是必然发展趋势.国内生产平面变压器的厂家大多集中在深圳,并且厂家不多,如深圳的京泉华、海光、博多,还有就是四川的899厂,都已经形成批量,生产的产品多为成熟的大批量全砖、半砖等DC-DC电源模块用平面变压器、电感器产品.这些企业的优势是:深圳企业是采用大批量、低成本生产通用品种平面变压器;899借助自身生产磁性材料的优势,在国内应该是最成功的平面变压器产品企业,目前也多供货中兴、华为等国内大企业.四、我公司产品情况在以北京为中心的北方变压器企业目前形成批量生产平面变压器、电感器的企业,就我们所知很少,我公司更注重各类平面变压器、电感器产品的技术开发,针对客户不同需求进行配套研制,主要产品有二次通信电源DC-DC 50W、100W,150W、300W、600W等产品,开关频率一般为200kHz-300kHz,500kHz产品也已经开始应用,1MHz工作频率产品正在开发,系列已经比较全(可提供从进口滤波、表贴电流互感器、平面主变压器、输出滤波平面电感器、其他输出滤波的表贴电感器的整套电源需要的感性器件产品.).一次电源用产品目前有AC-DC,1000W、1500W-2000W、3000W、5000W产品,由于开关电源受到其他器件的限制,开关频率主要集中到100kHz左右,由于成本因素在军用电源产品应用较多.在雷达发射机类产品中的高压电源中(输出电压一般在2000V,4000V,6000V一般多路输出)平面变压器、电感器是最优的选择,目前这类高压类平面变压器电感器产品,我公司主要配合军用单位进行电子对抗类军用雷达发射机电源中高压平面电源配套研制.这类产品由于输出电压高,频率高对分布参数要求高,因此技术难度较大.现在民用和工业用市场还没有大量推广.美国PULSE系列平面变压器、电感器系列产品,我公司已经研制出代替产品,性能相当,价格有很大优势;对于POWERONE电源模块用平面变压器,我公司也已经有代替产品.目前应用较多的日本LAMDA模块,如DC-DC600W,280V-28V模块用平面变压器、电感器,AC-DC 800 W 220V-28V电源模块用平面变压器、电感器,EMI滤波器件,APFC电感器,驱动变压器,电流互感器.知识同样测试条件下磁心AL值或者器件L值不同原因分析我们用LCR测试L值时按照IEC标准,测试时根据E=4.44NBAef,通过调整E和f两个参数来调整B值使其B<2.5Gas,在时间测试时我们设定的电压为仪表内部电动势(如401电桥)如图中的ε,电感产阻抗分压UL,仪表内阻r分压Ur,因此不同厂家进行测试时由于测试仪表的电动势虽然相同,但是如果仪表内阻r不同,则UL不同,于是测试的L值便有差别,即使是同一品牌同一型号的仪表也可能内阻不同,最后测试的L值不同就不足为奇了.避免办法:没有条件的使用普通电桥,供应方和使用方使用同样牌号的电桥,或者进行对比找出误差范围. 有条件的企业使用高档电桥,这种高档电桥可以使用能够显示UL的测试仪表或者电流的仪表,如HP4284A 、HP4285A、YY2816等高档仪表或者通过观测仪表显示的电路中的电流(在相同电流下测试).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50 kHz~ 2 MHz.(9) 工作温度范围宽.工作温度为-40 ℃~130 ℃.。
PCB板平面变压器设计与仿真
PCB板平面变压器设计与仿真一、背景介绍PCB板平面变压器是一种将信号从一个电路传输到另一个电路的器件。
它通过不同的线圈比例来改变电压或电流。
由于其体积小、功耗低、效率高以及易于集成到电路板上等优点，使得PCB板平面变压器在通信、电力传输、电源管理等领域得到了广泛的应用。
二、设计原则1.确定变压器的参数：包括输出和输入电压、输出和输入电流、工作频率等。
2.选择合适的磁芯材料：根据工作频率确定磁芯材料，常用的有铁氧体、镍锌铁氧体等。
3.计算线圈的参数：包括线圈的匝数、电流和线径。
4.设计线圈布局：将一组线圈堆叠在一起，根据需要的变压比选择不同的线圈堆叠顺序。
5.设计平面布局：将线圈布置在PCB板的两侧，并在PCB板上绘制合适的引线和连接。
6.实施仿真并进行优化：使用电磁仿真软件对设计的变压器进行仿真，根据仿真结果进行调整和优化。
三、设计步骤1.确定设计参数：根据实际需求确定输入和输出的电压、电流和工作频率等参数。
2.选择磁芯材料：根据工作频率选择合适的磁芯材料，并确定磁芯的尺寸。
3.计算线圈参数：根据输入和输出的电压、电流和变压比计算需要的线圈参数，包括匝数、线径和电流。
4.设计线圈布局：根据需要的变压比选择线圈的堆叠顺序，并将线圈布置在磁芯上。
5.设计平面布局：将线圈分布在PCB板的两侧，并在PCB板上绘制引线和连接。
6.仿真和优化：使用电磁仿真软件对设计的变压器进行仿真，根据仿真结果进行调整和优化。
四、仿真结果分析在完成设计和仿真后，可以通过以下几个方面对仿真结果进行分析：1.输入和输出电压：通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际输入和输出电压，判断是否符合设计要求。
2.输入和输出电流：通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际输入和输出电流，判断是否能够正常工作。
3.效率：通过仿真结果可以得到设计的变压器的实际效率，判断能量是否能够有效传输。
4.波形诊断：通过仿真结果可以得到设计的变压器输入输出的波形，判断是否存在失真或者其他问题。
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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。