0 导言
磁性元件的规划是开关电源的重要部分，由于平面变压器在进步开关电源的特性方面有着很大的优势，因而近年来得到了广泛的运用。关于一个抱负的变压器来说，初级线圈所发生的磁通都穿过次级线圈，即没有漏磁通。而对一般变压器来说，初级线圈所发生的磁通并非都穿过次级线圈，于是就发生了漏感，电磁耦合的严密要求也无法满意。而平面变压器只要一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个相同巨细的冲压铁氧体磁芯外表上。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能够经过并联进行扩大，以满意规划的要求。因而，平面变压器的特色就清楚明了了：平面绕组的严密耦合使得漏感大大地减小；平面变压器特别的结构使得它的高度十分的低，这使变换器做在一个板上的想象得到完成。可是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大约束了它的大规模运用，不过，这些缺陷在某些运用中，也有或许转换为一种长处。别的，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。
1刺进技能
刺进技能是指在安置变压器原、副边绕组时，使原边绕组与副边绕组替换放置，添加原、副边绕组的耦合以减小漏感，一起使得电流均匀散布，减小变压器损耗。
现在刺进技能的研讨被分为两个方面，即运用于变压器的刺进（正激电路）和运用于衔接电感器的刺进（反激电路）。因而，刺进技能现在现已被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研讨。
1.1 运用于平面变压器的刺进技能
运用于变压器中的刺进技能的首要长处如下：
1）使变压器中磁功能量贮存的空间削减，导致漏感的削减；
2）使电流传输进程中在导体上抱负散布，导致沟通阻抗的削减；
3）绕组间更好的耦合效果，导致更低的漏感。
1．2在不同拓扑中平面变压器的效果
在不同的拓扑中，磁性元件的效果也是不同的。在正激变换器中的变压器，磁功能量在主开关管注册的时分由初级绕组传递到次级绕组中。但是，在反激变换器中的“变压器”并不完全是一个变压器，而是两个衔接的电感器。在反激拓扑中的“变压器”在主开关管注册的时分初级绕组贮存能量，而在封闭的时分将能量传送到次级绕组。因而，这种刺进技能的长处同上面比较是不同的。运用于这种变压器的刺进技能的特色如下：
1）在磁芯中贮存的能量没有削减，由于电流在某时间只能在一个绕组中活动，而且没有电流补偿；
2）电流的散布并不抱负，原因同上，因而沟通阻抗也没有减小；
3）刺进使得绕组间发生较好的耦合，因而有比较小的漏感值。
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长处是高度很低，这使得在磁芯上能够设置比较多的匝数。一个高功率密度的变换器需求一个体积比较小的磁性元件，平面变压器很好地满意了这一要求。例如，在多绕组的变压器中需求十分多的匝数，假如是一般的变压器将会形成体积和高度过大，影响电源的全体规划，而平面变压器则不存在这一问题。
别的，关于多绕组的变压器来说，绕组间坚持很好的耦合十分重要。假如耦合不抱负则漏感值增大，将会使得次级电压的差错增大。而平面变压器由于具有很好的耦合，使得它成为最佳的挑选。
2 平面变压器的特性研讨
如前所述，平面变压器的长处首要会集在较低的漏感值和沟通阻抗。绕组问的空隙越大意味着漏感越大，也就发生更高的能量丢失。平面变压器运用铜箔与电路板间的严密结合，使得在相邻的匝数层间的空隙十分的小，因而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。扁平的几许形状下降了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也便是涡流损耗。因而，能最有效地运用铜导体的外表导电功能，功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，而且运用两层绕组间距离的不同，而取得在不同空隙下的漏感和沟通阻抗值。
图2与图3给出了在不同的空隙下漏感和沟通阻抗的改变，能够显着地看出空隙越大，漏感越大，沟通阻抗越小。在空隙添加1mm的情况下漏感值添加了5倍之多。因而，在满意电气绝缘的情况下，应该选用最薄的绝缘体来取得最小的漏感值。
为了阐明刺进技能的特征，图4给出了运用3种不同刺进技能的结构，P代表初级绕组，s代表次级绕组。试验显现SPSP结构是最好的，由于初级和次级的绕组都是距离插人的。图5显现了在500 kHz时，3种结构的沟通阻抗和漏感值，经过比较能够很简单地发现运用了刺进技能的变压器，沟通阻抗和漏感值都有了很大的削减。
但是，容性效应在平面变压器中是十分重要的，在印制电路板上严密绕制的导线使得容性效应十分的显着。而且绝缘材料的选取对容性值也有着十分大的影响，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，由于从初级到次级的绕组中只要容性回路的绕组传达这种搅扰。为了验证，笔者做了一个试验，在铜导线的空隙添加O．2mm的情况下，而电容值就削减了20％。因而，假如需求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挑选。
3 平面变压器的规范化规划
平面变压器的长处如上所述，相同它也有缺陷，其最首要的缺陷便是规划的进程十分复杂，而且规划本钱也十分高。
下面介绍一种规范的规划平面变压器的程序进程［3］;它经过供给一个规范的匝数模型的规划，使之能够被运用于不同的平面变压器中，然后使得规划进程大大简化，费用大大下降。
在双面PCB板的每一层都是由一到多匝的绕组组成的，而且一切的层都坚持着相同的物理特性：即相同的形状和相同的外部衔接点。在有些多匝的层次中，这个外部衔接点是不同匝数间的电气衔接点。假如有些层只要一匝，它也能够被印制在PCB的双面来下降沟通阻抗。运用铜箔直接印制在PCB板上来代替传统的导线，即便在许多需求许多匝数的开关电源中，变压器仍旧能坚持一个很小的体积，这便大大减小了整机的体积。详细的规划步奏和注意事项请参阅文献［3］
。图6显现了一个顶层的规范匝数规划的比如，它运用的是罐形（RM）磁芯。
铜箔高度依照对应于最大开关频率时的趋肤深度选取，这样能够使铜箔的一切部分都成为电流通路，大大削减集肤效应的影响。因而，应该使每一种开关频率对应于不同的铜箔高度。
4 试验证明
为了比较平面变压器和传统变压器，别离做了两种变压器的模型，一种运用平面结构并运用了刺进技能，另一种运用铜线别离在初级和次级绕制而成。两种变压器都被运用于一个互补操控的半桥变换器中。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）。
传统变压器运用漆包线作为绕组，虽然在这些线圈中电流密度不尽相同，挑选电流密度小于7.5A／mm。
平面变压器初级绕组做成4层，有4个并排的次级。这个变压器的终究结构如图7所示。
两种变压器都运用了相同的磁芯RM10，比较了两种变压器的漏感，沟通阻抗和占用的面积，成果列于表1。
由表1可知，平面变压器的漏感仅为传统变压器的1／5，沟通阻抗也仅为l／3，由此可见这将大大进步变换器的作业特性。而且，由于结构的愈加紧凑，使得能够运用更小的RM8磁芯。
5 结语
平面变压器在减小漏感、沟通阻抗等方面有着十分大的长处，而且由于体积的细巧使之成为一种十分好的磁性元件。给出了一种规范的规划平面变压器的办法，使得规划平面变压器变得愈加简单，本钱也将大大下降。能够预见，平面变压器将有着相当好的运用远景。
