平面变压器的特性及标准化设计(精)
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平面变压器（Planar Transformer）是现代电子设备中常见的一种电力转换器件，它具有体积小、功率密度高、效率高等优点，在高频应用中广泛使用。
本文将介绍平面变压器的基本原理及其设计方法。
一、平面变压器的基本原理平面变压器是通过在层板或多层板上分布式绕制高导电性的导线来实现电磁能的传输的一种变压器结构。
相比传统的线性绕制变压器，平面变压器的导线更加紧凑，可以提高电路的热耦合效果，从而提高效率。
平面变压器主要由主绕组和副绕组组成，两者之间通过互感耦合进行能量传输。
主绕组和副绕组都是由导线在平面上绕制而成，副绕组通常绕制在主绕组上方或下方的另一平面上。
这种结构可以减小漏感应耦合，提高效率。
二、平面变压器的设计方法1.确定基本参数：根据应用需求确定平面变压器的输入电压、输出电压、额定功率等基本参数。
2.计算变压器的参数：根据基本参数，计算变压器的变比，即主副绕组的匝数比。
变比的选择会影响到变压器的效率和输出电流的稳定性。
3.计算导线的尺寸：根据变压器的额定功率和电流，计算主绕组和副绕组导线的尺寸。
导线的尺寸会影响到导线的电阻和损耗，同时也需要考虑到导线间的绝缘和间隔，避免电弧击穿。
4.绘制变压器的外形：根据导线的尺寸和布局确定变压器的外形尺寸。
通常采用绘制软件进行设计，以便更好地进行后续的制造和组装。
5.选择磁芯材料：根据变压器的工作频率和功率密度选择合适的磁芯材料。
磁芯的选择会影响到变压器的磁耦合效果和磁滞损耗。
6.计算磁芯的尺寸：根据变压器的输入电压和工作频率，计算磁芯的尺寸和磁通密度。
磁芯的尺寸和磁通密度会影响到变压器的效率和磁耦合效果。
7.进行仿真和优化：使用电磁场仿真软件对设计进行模拟和优化，以改善变压器的性能，如减小漏感应耦合、降低电磁干扰等。
综上所述，平面变压器是一种高效、高密度的电力转换器件，其设计需要根据具体应用需求确定基本参数，计算变压器的参数和导线尺寸，并选择合适的磁芯材料和计算磁芯尺寸。
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。
平面变压器的技术分析
平面变压器的技术分析中心议题：平面变压器的特性研究平面变压器的插入技术平面变压器的标准化设计解决方案：使变压器中磁性能量储存的空间减少，导致漏感的减少使电流传输过程中在导体上理想分布，导致交流阻抗的减少绕组间更好的耦合作用，导致更低的漏感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。
1平面变压器的特性研究如前所述，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。
图1给出了一个平面变压器的剖面图，并且利用两层绕组间距离的不同，而获得在不同间隙下的漏感和交流阻抗值。
平面变压器在电源中的设计应用
平面变压器在电源中的设计应用文章通过对平面变压器所具有的特点进行系统的分析，并且结合在电源中的一些实例，从而进一步探讨平面变压器设计和实际应用等问题。
标签：平面变压器；开关电源；集肤效应前言现代的工作和生活对许多电子产品提出了小型化的要求。
而作为电子产品工作的能源-开关电源是必不可少的。
特别是功率较大的电子产品，电源部分占据了较大的体积和重量，。
而在在开关电源中，磁性器件大概占到开关电源体积和重量的30%-40%。
降低磁性器件的体积和重量就显得尤为重要。
平面变压器具有体积小，功率密度高刚好能满足这些要求。
因此，平面变压器取代传统变压器是开关电源发展的一个趋势。
1 平面的绕组特点平面变压器绕线方式就是借鉴了印制电路板的形成方式，平面变压器具有很多优点。
下面我们就对其特点进行分析，第一，平面变压器绕线方式就是借鉴了印制电路板的形成方式，使用这种方式对其进行生产，实际效率相对较高；第二，平面变压器的实际绕组参数是统一的，相对的离散性比较小；第三，平面变压器使用的是高性能的绝缘材料，使压层、线圈之间的保持良好的绝缘性；第四，其实际的引脚的位置可以根据实际需要进行自由分配，局限性相对较小，数量上也能够随之进行增减；第五，能够将集肤效应降到最低；第六，其相对的物理结构相当密实，线圈的固化结构也非常紧密、不需要使用支架进行绕线，自激振荡性小，相对能量的损耗也较小；第七，还能与控制应用模板进行统一的设计和装配。
由于平面变压器是一种新型的技术，不管是在理论上、材料的性能上、电能的性能指标、实际体积等众多方面有一定的提升和创新。
2 实际应用我们在平面变压器电源中的可行性实验里，使用文中提到的理论依据进行研究，从而进行了一系列工程化的工作，其平面变压器的电源有很多种不同的设计。
以320VDC/12VDC 25A变换器为例，对比常规变压器以及平面变压器。
将双管反激电路作为主电路，将开关频率黄蓉胡阳设置为100千赫，借助普通高频变压器的设计方案，联合应用两个EI33型磁芯，设计30匝原边，使用0.81毫米直径的漆包线作为绕组，2匝副边，0.3毫米铜皮的绕组，将2层使用并联的方式。
新型铁氧体电感元件--平面变压器
新型铁氧体电感元件--平面变压器
黄洁
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2001(000)006
【摘要】@@ 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芯及铜线圈构成,体积庞大而且容易产生电磁干扰,本文介绍的平面铁磁变压器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、灌型或环型铁氧体磁芯,它由高频功率铁氧体材料制成,在500～700kHz高频下有较低的磁芯损耗,绕组采用多层印刷电路板叠合而成,这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容,可满足准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.
【总页数】1页(P38)
【作者】黄洁
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
【相关文献】
1.一种集成化的无电感变压器元件及其特性分析 [J], 兰华;徐丽杰
2.电子元件知识讲座(七)平面式变压器与扁平式变压器 [J], 毛兴武;张乃国
3.平面变压器——新铁氧体电感元件 [J],
4.铁氧体抑制元件在平面电视上的应用 [J], 汪玠;张根根;丁锦俊
5.甚高频片式电感用低温烧结平面六角软磁铁氧体的电磁性能 [J], 白洋;周济;桂治轮;岳振星;李龙土
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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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3
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.
4
產品應用
平面變壓器生產目的在於降低傳統式變壓器
平特性变压器的设计(DOC)
第一节平特性变压器的设计二氧化碳气体保护焊机主变压器、晶闸管弧焊整流器主变压器等都是平特性变压器。
设计内容是根据输出电流、电压的额定值，按照电磁感应的基本定律，计算出铁心、绕组的几何尺寸、结构参数，以及运行的性能指标等。
一、交流变压器运行的基本规律作用在变压器上的电压常见的是正弦交流电压，现代焊接电源中还有矩形波、三角波等交流电压，如图1所示。
在上述电压作用下绕组磁通量在m Φ±之间变化。
设一次绕组在正半波电压平均值为1u ,，则有()11111224V 2m m m m u N d N fN T TφφφΦΦ+-===⎰ 式中f ——交流电压频率()Hz ； 1N ——一次绕组匝数； m Φ——磁通量幅值()Wb 。
现在定义电压有效值与半波平均值之比为波形系数K ，则变压器一次侧电压有效值1U 可以表示为()1114V m U Ku fKN Φ==正弦交流电压的波形系数 1.11K =，所以对于正弦交流电压的有效值1U 有图1 交流变压器波形示例a) 正弦电压 b)矩形电压 c)近似三角电压()4111Fe 4.44 4.4410V m m U fN fN B A Φ-==⨯式中 m B ——铁心磁通密度()T ；Fe A ——铁心净截面积()2cm ；二、变压器容量与基本尺寸间的关系变压器容量S 越大，它的尺寸越大。
基本尺寸有两个，即铁心柱截面积s A 和窗口面积c A ，二者大体有一定的比例，这一比例因变压器的种类不同而异，常常从变压器容量与铁心柱截面积的关系开始分析。
1. 单相变压器的容量与尺寸关系设变压器一次侧容量S ，二次侧容量2S ，并设二次侧有n 个独立绕组，总容量S ，则有1211122211i i i n ni i S S S S S I U I U ===+=+=+∑∑设t e 为绕组每匝感应电动势，而且有222t m e Φ=，代入上式，则1111222211i i i i nnt t t i i S e N I e N I e N I I N ==⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭∑∑2Cu Fe Cu 22210022210m c m s c A K J K K JB A A Φ-=⨯=⨯设η是变压器的效率，21S S η=，21S S ηη=+，所以对于变压器二次输出容量2S 有2Fe Cu 2.221m s c S K K JB A A ηη=+ 式中 m B ——磁通密度()T ；s A ——铁心柱截面积()2cm ； c A ——窗口面积()2cm ；J ——绕组电流密度()2A mm ；Fe K ——铁心叠片系数，即铁心净截面积Fe A 与铁心截面积s A 之比； Cu K ——窗口填充系数，即窗口内绕组净截面积与窗口面积之比。
平面变压器
编辑
(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。 (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。
图2与图3给出了在不同的间隙下漏感和交流阻抗的变化，可以明显地看出间隙越大，漏感越大，交流阻抗越小。在间隙增加1mm的状况下 漏感值增加了5倍之多。因此，在满足电气绝缘的情况下，应该选用最薄的绝缘体来获得最小的漏感值。
然而，容性效应在平面变压器中是非常重要的，在印制电路板上紧密绕制的导线使得容性效应非常的明显。而且绝缘材料的选取对容性值也 有着非常大的影响，绝缘材料的介电常数越高，变压器的容性值越高。而容性效应会引起EMI，因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的 绕组传播这种干扰。为了验证，笔者做了一个试验，在铜导线的间隙增加O．2mm的情况下，而电容值就减少了20%。因此，如果需要一个 比较低的电容值，则必须在漏感和电容值之间做出一个折中的选择。
平面变压器在开关电源中的技术优势
编 摘 要：
高功率密度是当今开关电源发展的主要趋势，要做到这一点，必须提高磁元件的功率密度平面变压器因为特殊的平面结构和绕组的紧密耦 合，使得高频寄生参数大大降低，极大地改进了开关电源的工作状态，因此近年来得到了广泛的使用研究了几种不同的平面结构和绕组制作 的方式,介绍了设计平面变压器的一个标准方法，从而使得设计过程变得更加简单，大大降低了设计成本。最后，比较了平面变压器和传统 变压器的一些参数，并给出了设计方针. 关键词：平面变压器；漏感；插入技术
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印制板平面变压器是一种广泛应用于电路板中的小型变压器，其结构紧凑、体积小，具有良好的电磁兼容性和耐热性能，能够满足电子产品对于节省空间和提高性能的要求。
本文将就印制板平面变压器及其设计方法进行探讨。
一、印制板平面变压器的结构与原理印制板平面变压器的结构主要由两部分组成：铁芯和线圈。
铁芯由磁性材料制成，线圈则由导体材料绕制而成。
当外部交流电源施加在线圈上时，线圈中产生电磁场，通过铁芯传导到另一端的线圈中，从而实现电能的传输和变换。
印制板平面变压器的特点是线圈和铁芯均采用印制板技术制作而成，具有结构紧凑、体积小、重量轻、功率密度高等优点。
同时，其电磁兼容性能好、耐热性能强，能够满足电子产品对于节省空间和提高性能的要求。
二、印制板平面变压器的设计方法印制板平面变压器的设计方法主要包括铁芯的选择、线圈的绕制和参数的计算。
1.铁芯的选择铁芯是印制板平面变压器的核心部件，其选择应考虑到磁导率、饱和磁感应强度、磁滞损耗、温度系数等因素。
一般采用磁性材料如硅钢片、铁氧体等制作。
2.线圈的绕制线圈的绕制是印制板平面变压器的关键步骤，其绕制方式直接影响到变压器的性能和效率。
一般采用绕线机进行绕制，绕制时应注意线圈匝数、线径、层数等参数的控制，以确保变压器的匹配度和电气性能。
3.参数的计算印制板平面变压器的参数计算包括电压比、匝数比、功率、直流电阻等参数的计算。
根据实际需求和规格要求，通过公式计算得到合适的参数值，并进行合理的调整和优化。
三、印制板平面变压器的应用领域印制板平面变压器广泛应用于电子产品中，如高频电源、通讯设备、计算机、音频设备、电视机等。
其体积小、功率密度高、电磁兼容性好等优点使其在电子产品中得到了广泛的应用。
四、印制板平面变压器的发展趋势随着电子产品的不断发展，对于印制板平面变压器的要求也越来越高。
未来，印制板平面变压器将更加注重体积的缩小、功率密度的提高、温度的控制、材料的改良等方面的发展，以满足电子产品对于高性能和节省空间的要求。
变压器的建模与特性分析资料
5.3 变压器的空载运行分析
定义： 变压器的空载是指一次绕组外加交流电压、二次
绕组开路即副方开路(即电流为零)的运行状态。
漏磁通
5.3.1变压器空载运行时的电磁关系
uu120
r1i0 e2
e1
e1
(t) m sin t
e1
N1
d(t) dt
写成相量形式为：
e2
S；N
效率问题！
额定电压和额定电流均指线值（即线电压或线电流）。
额定数据之间存在如下关系：
S N mU 1N I1N
式中，m 表示变压器的相数； 、 U1N I分1N别表示额定电压和额定电流的相值。
对于单相变压器： S N U1N I1N U 2N I 2N
对于三相变压器： SN 3U1N I1N 3U2N I2N Y or
忽略绕组的电阻和铁心损耗，则原、副边功率守恒，有：
U1I1 U2I2
从而有：
U1 I2 N1 U2 I1 N2
称 k 为N1 变压器的匝比或变比，
N2
k U1 ，I2
U2 I1
称 S U1I1 U2 I2 为视在容量。 由此可见，变压器在实现变压的同时实现了变流。此外，
结论：
变压器负载后，一次侧电流有所增加。二次侧所需的负 载（电流）越大，一次侧供给的电流也就越大。 即变压器可 以看作为一的电参数等效
E2 jL2 I2 jx2 I2
可用 x2或 反L2映副边漏磁路的情况。
5.4.3变压器负载运行时的电磁关系
5.1.1变压器的基本工作原理
变压器有隔 直作用
电动机惯例
发电机惯例
u1 i1N1(磁势) Φ 电生磁
PCB平面变压器的设计
PCB平面变压器的设计
设计一个PCB平面变压器需要考虑以下几个方面：尺寸和布局设计、
原理图设计、材料选择和制造流程、电磁兼容性和性能测试等。
一、尺寸和布局设计：
1.确定变压器的输入和输出电压，决定变压器的变比。
2.根据输入和输出电压计算所需的绕组匝数，以及决定变压器的型号。
3.根据变压器的型号和尺寸，设计PCB板的大小和布局。
4.确定变压器的位置和连接方式，考虑其他电路元件和连接器的布局。
二、原理图设计：
1.根据变压器的型号，绘制变压器的原理图。
2.在原理图上标注输入和输出电压、绕组匝数、连接方式等参数。
3.连接变压器与其他电路元件，确保电路的连通性和正确性。
三、材料选择和制造流程：
1.选择合适的变压器芯片和线圈材料。
常见的变压器芯片材料有铁氧
体和磁性材料。
2.根据变压器的功率需求和空间限制，选择合适尺寸的PCB板。
3.使用CAD软件设计并制造PCB板，包括布线和铺铜等工艺。
4.根据PCB板的设计图和材料选择，制作变压器的绕组和线圈。
四、电磁兼容性和性能测试：
1.在设计过程中考虑电磁兼容性，采取一些措施来减少变压器对其他电路元件的干扰。
2.进行性能测试，包括输入输出电压的稳定性、工作温度和效率等。
以上是一个简单的PCB平面变压器设计的基本流程，不同的应用场景和要求可能会有所不同。
在实际设计过程中，还需要考虑其他因素，如成本、散热和安全性等。
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。
平面变压器设计
平面变压器设计平面变压器是一种常见的电力传输和转换装置，广泛应用于电力系统、电子设备和通信系统等领域。
它的设计涉及到许多关键因素，如变压器的结构、材料选择、绕组设计、电磁兼容性等。
本文将从这些方面对平面变压器的设计进行介绍。
平面变压器的结构设计是非常重要的。
一般来说，平面变压器由铁芯、绕组和外壳组成。
铁芯的选择对变压器的性能有很大影响，常见的铁芯材料有硅钢片和铁氧体。
硅钢片具有低磁阻、高导磁性和低损耗的特点，适用于低频和中频的应用；而铁氧体则适用于高频应用，因为它具有高磁阻和高饱和磁感应强度。
绕组的设计也是平面变压器设计的关键环节。
绕组的设计包括绕组的类型、绕组的结构和绕组的材料等。
绕组的类型可以分为单层绕组和多层绕组。
单层绕组适用于低功率变压器，而多层绕组适用于高功率变压器。
绕组的结构可以分为圆形绕组和长方形绕组，长方形绕组可以提高变压器的功率密度。
绕组的材料一般选择漆包线或铜箔，漆包线适用于低功率变压器，铜箔适用于高功率变压器。
平面变压器的电磁兼容性也需要在设计过程中考虑。
电磁兼容性是指变压器在工作时不会对周围的电子设备和通信系统产生干扰。
为了提高变压器的电磁兼容性，可以采取一些措施，如增加屏蔽层、优化绕组布局、减小磁漏等。
这些措施可以有效地降低电磁辐射和电磁干扰，提高变压器的性能和可靠性。
在平面变压器设计中，还需要考虑一些其他因素，如温升、绝缘和安全等。
温升是指变压器在工作时产生的热量，应控制在合理范围内，以保证变压器的正常运行。
绝缘是指变压器各部分之间和与外壳之间的绝缘，应选择适当的绝缘材料和绝缘结构，以确保变压器的安全可靠。
安全是指变压器在工作时不会对人员和设备造成伤害，应采取相应的安全措施，如防触电装置和过载保护装置等。
平面变压器的设计涉及到结构设计、绕组设计、电磁兼容性、温升、绝缘和安全等多个方面。
在设计过程中，需要综合考虑这些因素，以实现变压器的高效、可靠和安全运行。
通过合理的设计，可以满足不同领域对变压器的需求，推动电力传输和转换技术的发展。
变压器特性Word版
第 6 章变压器的基本理论1.分析变压器内部的电磁过程。
2.分析电压、电流、磁势、磁通、感应电势、功率、损耗等物理量之间的关系。
3.建立变压器的等效电路模型和相量图。
4.利用等效电路计算分析变压器的各种性能。
6-1 变压器的空载运行一.空载运行物理分析•一次侧接额定电压U1N，二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。
•空载时一次侧绕组中的电流i0为空载(或叫激磁)电流，磁势F0=I0N1叫励磁磁势。
= -N1 dΦ/dt=-N1 dФm sin ωt/dt= -N1Фmωcosωt=N1Фmωsin (ωt-90°)=E1m sin (ωt－90°)•电势在相位上永远滞后于它所匝链的磁通90o。
•其最大值:E1m= ω N1Фm= 2π f N1Фm其有效值:E1=E1m/sqrt(2)= 2π f N1Фm/1.414= 4.44 f N1Φm•这就是电机学最重要的“4.44”公式。
说明了感应电势E1与磁通Φm、频率f、绕组匝数N1成正比。
•同样可以推出e2和e1σ的公式：e2=E2m sin(ωt-90°)E2m=N2ΦmωE2=4.44 f N2 Φme1σ=-N1dΦ1σ/dt=N1Φ1σmωsin(ωt-90°)E1σm=ω N1Φ1σmE1σ=4.44 f N1Φ1σm•由于漏磁路的磁导率μo为常数，Φ1σm =L1σI I0，故E1σ=4.44f N12L1σI0=X1σI0，即E1σ可用漏抗压降的形式表示。
•以上推导涉及到的电磁量均为正弦变化，可以用相量来表示。
三.变压器的变比k 和电压比Ka) 变比k：指变压器1、2次绕组的电势之比。
1.k=E1/E2=(4.44fN1Φm)/(4.44fN2Φm)=N1/N22.变比k等于匝数比。
3.一次绕组的匝数必须符合一定条件：U1 ≈ 4.44 f N1Φm ≈ 4.44 f N1B m SN1≈U1/4.44fB m S•R1和X1σ受饱和程度的影响很小，基本上保持不变。
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平面变压器的特性及标准化设计
0 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。
1插入技术
插入技术是指在布置变压器原、副边绕组时，使原边绕组与副边绕组交替放置，增加原、副边绕组的耦合以减小漏感，同时使得电流平均分布，减小变压器损耗。
现在插入技术的研究被分为两个方面，即应用于变压器的插入（正激电路）和应用于连接电感器的插入（反激电路）。
因此，插入技术现在已经被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研究。
1.1 应用于平面变压器的插入技术
应用于变压器中的插入技术的主要优点如下：
1）使变压器中磁性能量储存的空间减少，导致漏感的减少；
2）使电流传输过程中在导体上理想分布，导致交流阻抗的减少；
3）绕组间更好的耦合作用，导致更低的漏感。
1．2在不同拓扑中平面变压器的作用
在不同的拓扑中，磁性元件的作用也是不同的。
在正激变换器中的变压器，磁性能量在主开关管开通的时候由初级绕组传递到次级绕组中。
然而，在反激变换器中的“变压器”并不完全是一个变压器，而是两个连接的电感器。
在反激拓扑中的“变压器”在主开关管开通的时候初级绕组储存能量，而在关闭的时候将能量传送到次级绕组。
因此，这种插入技术的优点同上面相比是不同的。
应用于这种变压器的插入技术的特点如下：
1）在磁芯中储存的能量没有减少，因为电流在某时刻只能在一个绕组中流动，并且没有电流补偿；
2）电流的分布并不理想，原因同上，因此交流阻抗也没有减小；
3）插入使得绕组间产生较好的耦合，因此有比较小的漏感值。
1．3 多绕组变压器中平面结构的优势
平面变压器另一个重要的优点是高度很低，这使得在磁芯上可以设置比较多的匝数。
一个高功率密度的变换器需要一个体积比较小的磁性元件，平面变压器很好地满足了这一要求。
例如，在多绕组的变压器中需要非常多的匝数，如果是普通的变压器将会造成体积和高度过大，影响电源的整体设计，而平面变压器则不存在这一问题。
另外，对于多绕组的变压器来说，绕组间保持很好的耦合非常重要。
如果耦合不理想则漏感值增大，将会使得次级电压的误差增大。
而平面变压器因为具有很好的耦合，使得它成为最佳的选择。
2 平面变压器的特性研究
如前所述，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。
图1给出了一个平面变压器的剖面图，并且利用两层绕组间距离的不同，而获得在不同间隙下的漏感和交流阻抗值。
图2与图3给出了在不同的间隙下漏感和交流阻抗的变化，可以明显地看出间隙越大，漏感越大，交流阻抗越小。
在间隙增加1mm的状况下漏感值增加了5倍之多。
因此，在满足电气绝缘的情况下，应该选用最薄的绝缘体来获得最小的漏感值。
为了说明插入技术的特征，图4给出了应用3种不同插入技术的结构，P 代表初级绕组，s代表次级绕组。
试验显示SPSP结构是最好的，因为初级和次级的绕组都是间隔插人的。
图5显示了在500 kHz时，3种结构的交流阻抗和漏感值，通过比较可以很容易地发现应用了插入技术的变压器，交流阻抗和漏感值都有了很大的减少。
然而，容性效应在平面变压器中是非常重要的，在印制电路板上紧密绕制的导线使得容性效应非常的明显。
而且绝缘材料的选取对容性值也有着非常大的影响，绝缘材料的介电常数越高，变压器的容性值越高。
而容性效应会引起EMI，因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的绕组传播这种干扰。
为了验证，笔者做了一个试验，在铜导线的间隙增加O．2mm的情况下，而电容值就减少了20％。
因此，如果需要一个比较低的电容值，则必须在漏感和电容值之间做出一个折中的选择。
3 平面变压器的标准化设计
平面变压器的优点如上所述，同样它也有缺点，其最主要的缺点就是设计的过程非常复杂，而且设计成本也非常高。
下面介绍一种标准的设计平面变压器的程序步骤［3］;它通过提供一个标准的匝数模型的设计，使之能够被使用于不同的平面变压器中，从而使得设计过程大大简化，费用大大降低。
在双面PCB板的每一层都是由一到多匝的绕组组成的，而且所有的层都保持着一样的物理特性：即相同的形状和相同的外部连接点。
在有些多匝的层次中，这个外部连接点是不同匝数间的电气连接点。
如果有些层只有一匝，它也可以被印制在PCB的双面来降低交流阻抗。
使用铜箔直接印制在PCB板上来替代传统的导线，即使在许多需要很多匝数的开关电源中，变压器依旧能保持一个很小的体积，这便大大减小了整机的体积。
具体的设计步奏和注意事项请参阅文献［3］。
图6显示了一个顶层的标准匝数设计的例子，它使用的是罐形（RM）磁芯。
铜箔高度按照对应于最大开关频率时的趋肤深度选取，这样可以使铜箔的所有部分都成为电流通路，大大减少集肤效应的影响。
因此，应该使每一种开关频率对应于不同的铜箔高度。
4 实验论证
为了比较平面变压器和传统变压器，分别做了两种变压器的模型，一种使用平面结构并使用了插入技术，另一种使用铜线分别在初级和次级绕制而成。
两种变压器都被运用于一个互补控制的半桥变换器中。
两个变压器的参数如下：
初级 12匝：
次级两个l匝的绕组（1：1中心抽头）。
传统变压器使用漆包线作为绕组，虽然在这些线圈中电流密度不尽相同，选择电流密度小于7.5A／mm。
平面变压器初级绕组做成4层，有4个并列的次级。
这个变压器的最终结构如图7所示。
两种变压器都使用了同样的磁芯RM10，比较了两种变压器的漏感，交流阻抗和占用的面积，结果列于表1。
由表1可知，平面变压器的漏感仅为传统变压器的1／5，交流阻抗也仅为l／3，由此可见这将大大提高变换器的工作特性。
而且，由于结构的更加紧凑，使得可以使用更小的RM8磁芯。
5 结语
平面变压器在减小漏感、交流阻抗等方面有着非常大的优点，并且因为体积的小巧使之成为一种非常好的磁性元件。
给出了一种标准的设计平面变压器的方法，使得设计平面变压器变得更加容易，成本也将大大降低。
可以预见，平面变压器将有着相当好的应用前景。