一、平面變壓器簡介

　　平面磁芯開發(fā)成功，可實現平面化的變壓器設計。由于平面變壓器要求磁芯、繞組是平面結構，所以應該采用多層PCB繞組。現在，已有許多公司開發(fā)出了平面變壓器，Pulse公司開發(fā)出了平面磁性元件，以色列佩頓公司Payton已開發(fā)了Planetics平面變壓器，功率由5W到20KW、頻率自20KHz到2MHz，效率通常可達98%，是電信、電焊機、計算機和外設、網絡、醫(yī)療電子、工業(yè)控制、安全系統(tǒng)和電子設備的理想選擇。

　　平面變壓器與傳統(tǒng)的變壓器相比最大的區(qū)別在于鐵芯及線圈繞組。平面變壓器采用小尺寸的E型、RM型或環(huán)型鐵氧體磁芯，通常是由高頻功率鐵氧體材料制成，在高頻下有較低的磁芯損耗；繞組采用多層印刷電路板迭繞而成，繞組或銅片迭在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁回路。這種設計有低的直流銅阻、低的漏感和分布電容，可滿足諧振電路的設計要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射頻干擾。

　　二、平面變壓器主要特點

　　（1）高電流密度。平面變壓器的導線實際上是一些平面的導體，因而電流密度大。

　　（2）高效率。效率可達98%～99%。

　　（3）低漏感。約為初級電感的0.2%。

　　（4）熱傳導好。熱通道距離短，溫升低。

　　（5）低EMI輻射。良好的磁芯屏蔽可使輻射降到很低。

　　（6）體積小。采用了小型磁芯可相應減小體積。

　　（7）參數可重復性好。因為繞組結構固定、容易預先加工，所以參數穩(wěn)定。

　　（8）工作頻率范圍寬。頻率可從50　kHz～2　MHz。

　　（9）工作溫度范圍寬。工作溫度為-40　℃～130　℃。

　　（10）絕緣性好。平面變壓器由導電電路與絕緣片互相重疊構成，從而保證繞組之間、初—次級及次—次級間可達4kV絕緣隔離。

　　三、平面變壓器的性能

　　這種結構的變壓器體積小，高度有8mm和12ｍｍ兩種。繞線匝數大大少于傳統(tǒng)的變壓器，結構更緊湊，磁耦合大大優(yōu)于傳統(tǒng)的變壓器，漏抗小于0.2％，所以它可以在更高的頻率下工作，有利于電源轉換效率的提高。緊密的磁芯的幾何形狀限制了熱點的產生，降低了熱耗，因此允許更高的能量密度。同時本身的散熱條件大大優(yōu)于傳統(tǒng)的變壓器。所以平面變壓器的體積、重量大大降低，而效率更高。更重要的是，它為開關電源中開關變壓器提供了一個通用的選擇，省去了復雜的計算、選料和變壓器繞制過程。它在簡化和優(yōu)化設計的，還同時縮小了體積，降低了成本。所以平面變壓器非常適合應用在低壓（1～60V　、大電流（30A／每磁芯）的開關電源或逆變電源的設計中，對變壓器的拓撲結構沒有限制。

　　四、平面變壓器的結構原理

　　平面變壓器通常有2個或2個以上大小一樣的柱狀磁芯（圖ａ）。現以2個磁芯的平面變壓器為例介紹其結構。每個磁芯柱在對角線上的兩角都用銅皮連接，銅皮在通過磁芯柱時緊貼磁芯內壁（圖ｂ）。兩個磁芯并排放置，相鄰的兩角用銅皮焊接起來，在一個磁芯的一個外側面上的兩個角上的銅皮用一片銅皮焊接在一起，這里就是平面變壓器次級線圈的中心，如果在這里引出抽頭，就是次級線圈的中心抽頭；在另一個磁芯的一個外側面上的兩個角上的銅皮就是平面變壓器次級線圈的兩端（圖ｃ）。

　　這樣就基本構成一個平面變壓器的主體部分。它的次級線圈只有1匝，而且可以帶有中心抽頭。一個完整的平面變壓器還有一個預置的儲能電感（1.4mH＠500kHz，DC20A），它的一端常接在中心抽頭上，上、下各有一片固定銅板，它們將磁芯和濾波電感夾在中間，同時作為整流電源的兩極（圖ｄ）和散熱板（使用中還要根據功率的大小加裝散熱板）。