平面变压器的工作原理
变压器的工作原理公式
变压器的工作原理公式
变压器的工作原理公式如下：
根据法拉第电磁感应定律，在一个线圈中引入交变电流时，会在另一个相邻的线圈中产生电动势。
这是因为交变电流会产生交变磁场，交变磁场会穿过相邻线圈，并引起感应电动势。
变压器中的线圈分为两部分，一部分称为初级线圈，另一部分称为次级线圈。
初级线圈接入交流电源，交流电流通过初级线圈产生交变磁场。
次级线圈绕在初级线圈附近，交变磁场通过次级线圈，从而在次级线圈中激发感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
磁通量的变化率取决于初级线圈中的电流变化率。
根据欧姆定律，初级线圈中的电流变化率与电压的变化率成正比。
因此，变压器的工作原理可以用以下公式表示：
V1 / V2 = N1 / N2
其中，V1和V2分别表示初级线圈和次级线圈中的电压，N1和N2分别表示初级线圈和次级线圈的匝数。
这个公式被称为变压器的电压比公式，它说明了变压器中的电压变化与线圈匝数的关系。
根据这个公式，当初级线圈的匝数大于次级线圈的匝数时，变压器被称为 step-up 变压器，电压
升高；当初级线圈的匝数小于次级线圈的匝数时，变压器被称为 step-down 变压器，电压降低。
变压器的工作原理公式
变压器的工作原理公式变压器是一种常见的电气设备，它能够将交流电压从一种电压变成另一种电压。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理，通过磁场的变化来实现电压的变换。
在变压器中，有一个主要的原件——铁芯，它能够集中磁场，并且通过它的变化来实现电压的变化。
变压器的工作原理可以用以下公式来描述：V1/N1 = V2/N2。
其中，V1和V2分别代表输入端和输出端的电压，N1和N2分别代表输入端和输出端的匝数。
这个公式表明了输入端和输出端电压与匝数的关系，也就是变压器的工作原理。
当输入端的电压加到变压器的原边上时，原边的匝数N1会产生一个磁场，这个磁场会穿过整个铁芯，并且感应到次级线圈上，从而产生次级线圈上的感应电动势，这个感应电动势就是V2。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与匝数的比值是一个常数，也就是V1/N1 = V2/N2。
在实际应用中，变压器的工作原理公式可以帮助我们计算输入端和输出端的电压比值，从而确定变压器的变压比。
通过调整输入端和输出端的匝数，我们可以实现不同的电压变换，从而满足不同电气设备的电压需求。
除了电压变换，变压器还可以实现电流的变换。
根据功率守恒定律，输入端和输出端的功率相等，所以输入端和输出端的电流与电压之间也有一定的关系。
通过变压器的工作原理公式，我们也可以计算出输入端和输出端的电流比值，从而实现电流的变换。
总之，变压器的工作原理公式是描述变压器工作原理的重要工具，它能够帮助我们理解变压器的电压变换和电流变换原理，为变压器的设计和应用提供了重要的理论基础。
通过深入理解变压器的工作原理公式，我们可以更好地应用变压器，满足不同电气设备的电压和电流需求，从而为电气系统的稳定运行提供保障。
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。
变压器的基本工作原理
变压器基本工作原理一、变压器类型：1.按冷却模式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。
2.按防潮方法分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
3.按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。
4.按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
5.按目的分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器二、变压器工作原理：变压器基本工作原理是：变压器是由一次绕组、二次绕组和铁心组成，当一次绕组加上交流电压时，铁心中产生交变磁通，交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势的大小与单匝感应电动势的大小相同，但一次、二次侧绕组的匝数不同，一次、二次侧感应电动势的大小就不同，从而实现了变压的目的，一次、二次侧感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。
当二次侧接上负载时，二次侧电流也产生磁动势，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁动势达到平衡，这样，一次侧和二次侧通过电磁感应实现能量传输。
三、变压器主要部件的结构和功能：1.变压器组成部件：器身（铁芯、绕组、绝缘、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置（即分接开关，分为无励磁调压和有载调压）、吸湿器、安全气道、储油柜、净油器及测温装置等）和出线套管。
2.变压器主要部件的功能：(1) 铁芯：作为磁力线的通路，同时起到支持绕组的作用。
通常由含硅量较高，厚度分别为 0.35 mm\0.3mm\0.27 mm，它由涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片制成铁心分为铁心柱和横片俩部分，铁心柱套有绕组；横片是闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。
(2) 绕组：作为电流的通路。
绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。
变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压?1 时，流过电流 ?1，在铁芯中就产生交变磁通?1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势?1，?2，感应电势公式为：E=4.44fN?m 式中：E--感应电势有效值 f--频率 N--匝数 ?m--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势 E1 和E2 大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压?1 和?2 大小也就不同。
变压器的结构及工作原理
变压器的结构及工作原理
变压器是一种通过电磁感应来改变交流电压的电气设备。
其主要由铁芯、一组初级和次级线圈组成。
铁芯是变压器中的核心部分，通常由铁合金材料制成，具有良好的导磁性能。
初级线圈位于铁芯的一侧，由一定数量的绕组组成，通常称为主线圈。
次级线圈位于铁芯的另一侧，同样由一定数量的绕组组成，通常称为副线圈。
当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿过铁芯并感应到副线圈中。
由于铁芯的导磁性能，磁场能够有效地传导到副线圈中，使得副线圈中也产生电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化导致导线中的磁通量发生变化时，就会在导线中产生感应电动势。
通过变压器的设计，使得主线圈和副线圈的绕组比例不同，可以实现将输入电压转变为输出电压的目的。
当输入电压施加在主线圈上时，根据变压器的工作原理，输出电压将会与输入电压成正比例关系。
具体的比例关系由绕组的匝数比决定，即输出电压与输入电压之间的比值等于次级线圈的匝数与主线圈的匝数之比。
由于变压器的基本原理是基于电磁感应，因此其工作效率较高。
另外，变压器还具有隔离输入和输出电路、阻碍电流流入负载的能力等特点，使其在电力系统、电子设备和能源传输等领域中得到广泛应用。
平面变压器的技术分析!
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。
2．3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。
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：
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。
变压器工作原理图
变压器工作原理图
首先，我们来看一下变压器的基本结构。
变压器由铁芯和线圈
组成，铁芯上有两个或两个以上的线圈，分别为输入端线圈和输出
端线圈。
输入端线圈通常称为初级线圈，输出端线圈称为次级线圈。
当输入端施加交流电压时，通过铁芯的磁耦合作用，将电压传递到
输出端，实现电压的升降。
其次，我们来看一下变压器的工作原理。
当交流电压加到初级
线圈上时，产生的交变磁场会感应次级线圈中的电动势，从而在次
级线圈中产生交流电压。
根据电磁感应定律，当磁通量发生变化时，感应电动势会产生。
通过变压器的磁耦合作用，输入端的电压被传
递到输出端，实现电压的变换。
在变压器工作原理图中，通常会标注输入端和输出端的电压、
电流参数，以及变压器的型号、额定功率等信息。
通过工作原理图，我们可以清晰地了解变压器的工作状态和参数特性，为变压器的选
型和应用提供重要参考。
除此之外，变压器工作原理图中还会标注变压器的接线方式，
包括星形接线和三角形接线。
星形接线适用于需要将电压升高的情
况，而三角形接线适用于需要将电压降低的情况。
通过工作原理图，我们可以清晰地了解变压器的接线方式，为实际应用提供指导。
总的来说，变压器工作原理图是理解变压器工作原理和应用的
重要工具，通过工作原理图，我们可以清晰地了解变压器的结构、
工作原理、参数特性和接线方式，为变压器的选型和应用提供重要
参考。
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平面变压器的结构原理与应用
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。
并且平面变压器原边绕组的匝数通常也只有数匝，不仅有效降低了铜损和分布电容、电抗，而且为绕制带来了很多便利。
由于磁芯是用简单的冲压件组合而成的，性能的一致性大大提高，也为大批量生产降低了成本。
1 平面变压器的结构和性能
1.1 结构
平面变压器通常有２个或２个以上大小一样的柱状磁芯（图１ａ）。
现以２个磁芯的平面变压器为例介绍其结构。
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（图１ｂ）。
两个磁芯并排放置，相邻的两角用铜皮焊接起来，在一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮用一片铜皮焊接在一起，这里就是平面变压器次级线圈的中心，如果在这里引出抽头，就是次级线圈的中心抽头；在另一
个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮就是平面变压器次级线圈的两端（图１ｃ）。
这样就基本构成一个平面变压器的主体部分。
它的次级线圈只有１匝，而且可以带有中心抽头。
一个完整的平面变压器还有一个预置的储能电感（１．４μＨ＠５００ｋＨｚ，ＤＣ２０Ａ），它的一端常接在中心抽头上，上、下各有一片固定铜板，它们将磁芯和滤波电感夹在中间，同时作为整流电源的两极（图１ｄ）和散热板（实际使用中还要根据功率的大小加装散热板）。
1.2 性能
这种结构的变压器体积小，高度有８ｍｍ和１２ｍｍ两种。
绕线匝数大大少于传统的变压器，结构更紧凑，磁耦合大大优于传统的变压器，漏抗小于０．２％，所以它可以在更高的频率下工作，有利于电源转换效率的提高。
紧密的磁芯的几何形状限制了热点的产生，降低了热耗，因此允许更高的能量密度。
同时本身的散热条件大大优于传统的变压器。
所以平面变压器的体积、重量大大降低，而效率更高。
更重要的是，它为开关电源中开关变压器提供了一个通用的选择，省去了复杂的计算、选料和变压器绕制过程。
它在简化和优化设计的同时，还缩小了体积，降低了成本。
所以平面变压器非常适合应用在低压（１～６０Ｖ、大电流（３０Ａ／每磁芯）的开关电源或逆变电源的设计中，对变压器的拓扑结构没有限制。
表１列出了ＦＴＩ－１２×２Ａ－ＸＡ系列平面变压器的主要技术参数。
表1 FTI-12×2A系列扁平变压器的主要技术参数
型号1A2A3A4A5A
容量/W2004006008001000
输出电压/V Min (250kHz) Type
Max 1 5 15
最大输出电流/A4080120160200磁芯截面积/CM20.68 1.36 2.04 2.72 3.4磁路长度/CM3 2.8
磁芯体积/CM3 2.0 4.0 6.08.010.0铁损（250kHz，
Bm=80mT，V out=5V)
400mW800mW 1.2W 1.6W 2.0W 泄漏电感（Per turn sq.)4nH8nH12nH16nH20nH
2 平面变压器的使用
平面变压器的使用主要有以下三个原则：
（１）根据输出电压的大小来选用相应型号的平面变压器；
（２）根据输出电流的大小来确定并联的平面变压器个数；
（３）根据输入输出电压的大小来确定变比及原边绕组的匝数。
例如，开关电源输出电压５Ｖ，输出电流１５０Ａ。
选用５Ｖ系列的平面变压器ＦＴＩ－１２×２Ａ－ＸＸ。
如果用ＦＴＩ－１２×２Ａ－１Ａ，就需要５个并联；如果用ＦＴＩ－１２×２Ａ－５Ａ（实际就是由５个ＦＴＩ－１２×２Ａ－１Ａ并联构成），只需要１个。
此外，实际应用中还需要知道平面变压器的变化和原边线圈的匝数。
变比可用下面公式进行计算：
变比＝Ｋ×Ｎ×Ｐ：１
式中，Ｋ是系数。
当平面变压器的输出是通过中心抽头时，Ｋ＝０．５；平面变压器无中心抽头时，Ｋ＝１。
Ｎ是并联的平面变压器单元个数。
Ｐ平面变压器原边匝数。
上面的例子中，如果输出平面变压器使用中心抽头，输入的直流电压为１５０Ｖ，变比可定为１０：１，则原边匝数Ｐ＝１０／（０．５×５）＝４。
如果输入的直流电压为３００Ｖ，变比可定为２０１，则原边匝数Ｐ＝２０／０．５×５＝８。
由此可见平面变压器的原边绕组的匝数通常是很少的。
3 结论
笔者受ＦＴＩ公司委托在蓄电池充电电源中使用了平面变压器。
根据本人的使用体会，采用平面变压器后，开关频率为３００ｋＨｚ，转换效率大于９５％，整个装置的体积和重量也大大降低。
由于平面变压器已标准化、系列化、产品化，性能一致性好，使用非常方便。
平面变压器改变了传统的开关变换器中隔离开关变压器的设计思路，为设计人员提供了更方便、更优良的选择。
１９９８年，它被ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔｓ杂志评为年度杰出产品。