平面变压器的特点和优点_平面变压器结构图

1.简介平面变压器

平面磁芯的成功发展可以实现平面变压器设计。由于平面变压器要求磁芯和绕组是平面结构，因此应采用多层PCB绕组。现在，许多公司开发了平面变压器，脉冲，公司开发了一个平面磁性元件，以色列佩顿佩顿公司开发了一个Planetics平面变压器，功率从5 W到20 KW，自20 kHz和2 MHz频率，效率可达98％，通常是电信，电动焊机，电脑和外围设备，网络，医疗电子，工业控制，安全系统和安全系统选择电子设备。

平面变压器和传统变压器之间的最大差异是铁芯和线圈绕组.Planar变压器采用小型E型，RM型或环型铁氧体芯，通常由具有高频电源的铁氧体材料制成，核心低高频损失。绕组由多层印刷电路板组成，绕组或铜片叠置在平面高频铁芯上以形成变压器的磁路。该设计具有低直流铜电阻，低漏电电感和分布式电容，可以满足谐振电路的设计要求。并且由于磁芯的良好磁屏蔽，可以抑制RF干扰。

平面变压器的2主要特点

（1）高的电流密度。的平面的变压器实际上是一些平面导体，所以电流密度高的导体。

（2）高效率。效率可以达到98％〜99％。

（3）低的泄漏。关于初级电感的0.2％。

（4）良好的热传导。热通道的短距离和低温升高。

（5）低的EMI辐射。良好的核心屏蔽可以将辐射降到很低。

（6）体积小。可以通过使用小磁芯被减小的音量。

（7）良好的参数可重复性。因为绕组结构是固定的并且易于预先被处理，所述参数是稳定的。

（8）宽工作频率范围。频率范围为50kHz至2MHz。

（9）工作温度范围宽。工作温度是40℃〜130℃。

（10）良好的绝缘。平面变压器由导电电路和绝缘片彼此重叠，以确保绕组，初级和次级和次级之间的4kV绝缘隔离。

3.平面变压器的性能

这种结构的变压器的体积小，并具有8毫米和绕组匝数的12mm.The数目的高度比传统的变压器要少得多，结构更紧凑，磁耦合是比传统的变压器好得多，泄漏电阻小于0.2％，因此它可以在较高的频率，这有利于功率转换效率的提高工作。紧凑的芯的几何形状限制了热点和减少了热耗，因此允许更高的能量密度。同时，本身的热条件比传统变压器好得多。因此，变压器也大大减少平面的体积和重量和效率更高。更重要的是，它提供了在开关电源开关变压器一个普遍选择，并保存复杂的计算，材料选择和变压器绕组的过程。它简化和优化设计，同时降低了体积和成本。因此，平面变压器是非常适合的开关电源或逆变器电源与低电压（1〜60V，高电流（30A /每核心）的设计，并且对变压器的拓扑结构没有限制。

4.平面变压器的结构原理

平面变压器通常具有相同尺寸的两个或更多个圆柱形芯（图A）。作为示例，引入了具有两个磁芯的平面变压器的结构。每个芯柱的两个对角角通过铜板连接，铜板连接到芯的内壁，当它们通过芯柱（图b）。磁芯并排放置，两个相邻的角度焊接与铜板一起。磁芯外表面的两个角上的铜板用一块铜板焊接在一起。这是平面变压器次级线圈的中心。在另一个芯的一个外表面上的两个角度的铜板是平面变压器次级线圈的两端（图C）。

这基本上构成了一个平面transformer.Its的主要部分次级只有一匝，并且可以具有一个中央tap.A满储能电感平面变压器和预设的（1.4毫亨@ 500 KHZ，DC20A）的，通常在满足中心抽头，在上部的端部和降低每个具有固定的铜，它们将芯和夹在中间，同时如整流电源和冷却板的磁极（d）过滤器电感（用于添加根据该功率的大小冷却板）。

5.平面变压器的分类　　

（1）印刷电路板型变压器，印刷电路PCB型变压器可以消除卷绕骨架，增大散热面积，减少因在高频趋肤效应和邻近效应的涡流损耗，并且增加电流密度，电流密度可是高达20A / mm时，具有大的功率和简单process.But与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，并且其体积也大。PCB变压器的功率可高达20千瓦，频率可高达MHz数量级。脉冲平面技术被使用。多层PCB夹磁芯之间。薄和有效的铁素体平面变压器具有小的基区和只7.4毫米的高度。

（2）薄膜变压器。薄膜变压器是用磁性薄膜开发的层压微型变压器。其中大多数使用金属磁性材料，例如钙合金，硅铁 - 铝和非晶合金。主要是因为它们具有高BS和高渗透性。Tsuijimotl等。二手带式互感器（铜35米厚，34mm长，3mm宽），绝缘膜（100米厚），无定形康柏薄膜（1.8米），形成具有可控输出电压的薄膜变压器，高频 - 针孔型变压器，以及还制造了厚度为210μm的芯片变压器由两层10米厚的COZR非晶膜制成，5V，0.3A，1MHz开关电源，77.5％铁氧体材料（主要是MNZN系列）也可以制作进入薄膜变压器，但是难以使用常规方法制备合适的微磁性膜，因此需要开发新的成膜技术。目前，PVD，CVD和其他沉积技术主要用于国外，例如化学蚀刻，激光烧蚀，低温涂层通过光照射和其他成膜技术。由Yamaguchi K等人设计和制造的微型变压器仅有2.4mm * 3.1mm，其效率可达67％，10MHz。　

（3）厚膜变压器，厚膜变压器是克服在缺陷的薄膜变压器导体电阻。初级和次级绕组被印刷的氧化铝基于厚膜技术的上和下表面上。由铁氧体制成的平面变压器具有85％的效率时的输出功率为75W在由厚膜工艺产生的平面变压器的效率2MHz.The通常低，所以它是实现平面变压器的高频集成的关键寻求进一步的技术，过硬的厚膜工艺。

6.平面变压器的优点

与传统变压器相比，磁芯的尺寸大大降低，特别是高度大大降低。在空间限制的情况下，该特征对电源设备具有相当大的吸引力，这可以成为许多电力设备中的优选磁性元件。平面变压器结构的优点也为其电气特性带来了许多优点：高功率密度，高效率，低泄漏，良好的散热，低成本等。

7.平面变压器在电源中的应用

（1）除了合理的布局和控制电路，表面贴技术采用，以节省空间，采取更有效的措施，以避免占用由传统的大容量高频电源变压器的有限空间。

（2）高的工作环境温度。相对于其它整流模块 - 25℃〜+ 50℃的工作环境，

该模块可在25℃〜+ 70℃的环境中工作，满足一些不良条件的需求。因此，当正常工作时，模块内的温度升高将更高，这需要变压器承受高温。

（3）该模块需要高EMI，噪声等指标。需要实际措施改善这些方面。

（4）模块的小尺寸和高效率间接需要模块的小型热量损失。

鉴于上述要求，结合平面变压器的优点，平面变压器在变压器设计中是优选的。平面变压器在小结构容积的条件下具有高电流密度和低泄漏电阻，这非常适合开关低电压和大电流的电源。应当注意，由于传统的变压器是绕铁氧体磁芯缠绕的圆柱形线，因此高频电流集中在线（皮肤效果）附近，这将降低有效的导电性。在平面变压器中，“绕组”是铜涂层电路板上的平导电线。平坦几何形状降低了在更高的开关频率下皮肤效果的损失。因此，可以最有效地使用铜导体的表面电导率，效率高于传统的效率。