平面变压器的设计原理及其应用
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。
pcb平面变压器工作原理
pcb平面变压器工作原理pcb平面变压器是一种特殊的变压器结构，广泛应用于电子产品中。
它的工作原理是通过磁耦合的方式实现电能的传递和变换。
平面变压器的结构特点是将主、副绕组分别布置在不同的PCB层内，使得变压器的磁路完全位于PCB板内部，形成一个平面结构。
这种设计不仅可以节省空间，还能提高变压器的性能和可靠性。
平面变压器的工作原理可以分为以下几个方面来说明：1. 磁耦合原理：平面变压器的主、副绕组之间通过磁耦合相互连接。
当主绕组通以交流电流时，产生的磁场会穿透到副绕组中，从而在副绕组中诱导出电动势，实现能量的传递和变换。
2. 磁路闭合原理：平面变压器的磁路完全位于PCB板内部，通过合理的设计，使得磁路的闭合性得到保证。
这样可以有效地减小磁漏耗，提高变压器的效率。
3. 匹配阻抗原理：平面变压器的主、副绕组之间存在电性能的匹配问题。
通过合理选择主、副绕组的匝数比例和材料特性，可以实现输入输出端口之间的阻抗匹配，从而提高功率传递的效率。
4. 电磁屏蔽原理：平面变压器的主、副绕组之间通过PCB板分隔，形成一个相对独立的电磁环境。
这种结构可以有效地减小外界电磁干扰对变压器的影响，提高系统的抗干扰性能。
5. 热管理原理：平面变压器在工作过程中会产生一定的热量。
通过合理的散热设计和材料选择，可以实现对变压器温度的控制和管理，保证其工作在安全可靠的温度范围内。
pcb平面变压器是一种特殊的变压器结构，通过磁耦合的方式实现电能的传递和变换。
其工作原理包括磁耦合原理、磁路闭合原理、匹配阻抗原理、电磁屏蔽原理和热管理原理等。
通过合理的设计和制造，可以使平面变压器在电子产品中发挥重要的作用，提高系统的性能和可靠性。
电子元器件应用-平面变压器介绍及应用
平面变压器海玛格有限公司公司简介英国海玛格有限公司的前身是平面磁体有限公司。
自1996年开始该公司就是英国平面变压器技术的领军企业。
作为公司的核心，我们的工程师团队已经开发出了35瓦至58千瓦功率范围内的平面变压器。
除此之外我们还全力以赴为客户量身订造使用平面变压技术的电源转换器。
许多公司对于平面变压技术还处于初级了解阶段，所以我们相信我们在平面变压技术方面的经验会为您的新产品开发提供宝贵的帮助。
英国海玛格有限公司提供平面变压器的一站式服务。
从先期产品概念设计到最后的大批量生产，我们都会与您相伴。
我们的宗旨是为您设计符合您特殊需求的平面变压器，而不是让您的设计来适应我们的标准部件。
所以从初期的草图制作到最后产品完成的过程中我们都会给您最大尺度的灵活性。
目前海玛格有限公司30%的产品主要出口到欧洲大陆、美国和加拿大。
我们的产品具备完整的UL认证并符合ISO9001:2000的生产标准。
我们可以自豪地说在业界已有超过一百万个产品在使用我们的平面变压器。
我们公司的目标是让平面变压器成为电子工程师们在设计高频率开关电源电路时的首选。
目前我们的开发、研制和生产业务都在英国西南部靠近布里斯托（Bristol）运作。
从这里可以非常方便地到达英国所有地区及所有主要国际性出口点。
平面技术高频产品应用中平面变压器可以直接替换传统变压器。
他们可以被应用于任何希望使用SMPS 绕组拓扑的产品中，而且可以减低损耗从而增进产品的性能。
平面变压器还可以提供各种样式的端接，具有比传统变压器更高的连接灵活性。
平面变压器是所有包含开关电源设计的电子产品未来发展最关键的因素。
海玛格有限公司已经在包括电信整流器、高能电池充电器、逆变器、焊机电源和感应充电与感应加热领域成功地应用了平面变压技术。
从设计到生产阶段，平面变压技术会给予您很高的变通性。
海玛格有限公司向您提供定制解决方案。
而平面技术的高变通性会让我们最大限度地满足您独特的设计需求。
平面变压器在伺服控制器设计中的应用
平面变压器在伺服控制器设计中的应用伺服控制器普遍应用于电机控制，自动化工厂等，如打印机，机械装置，家用电器。
电机控制器通常由两部分电源模块组成：主电源和控制电源。
主电源主要是串联安全回路，能够使电机正常工作;当按下紧急制动按钮后，主电源会被安全控制回路切断电源。
由于平面变压器的体积小、功耗低、占空比少的优势能够代替伺服电机控制器中的独立电源模块，减少电源模块的使用，降低控制器的成本，将会更多地应用于未来的电机控制器中。
本文主要介绍平面变压器的特点及其应用于伺服控制器中的优势，并对平面变压器在伺服控制器设计中的应用前景进行阐述。
标签：印制板式变压器;伺服电机控制器;PCB设计引言：任何电路需要正常工作，都要用电源提供能量。
进入21世纪以来，电源己成为一项相对独立的产业，而且年产值正在飞快增长。
电源是一种功率转换装置，电子设备工作所需的能量均由电源来提供，因此，它的电源效率和体积对整个电子产品具有非常重要的影响。
通常的电源电路都要使用变压器等磁性元件，而在电源电路的小型化设计中，难度最大的就是将变压器体积缩小。
因为磁性元件不同于半导体器件，很难实现大规模电路集成化，并且漏磁较高。
在这种情况下，为了减小变压器体积和重量，从而提出平面变压器。
文章主要针对平面变压器在伺服控制器设计中的应用方面进行分析，希望能给相关人士提供相关的参考价值[1]。
1. 平面变压器的结构平面变压器是一种具有高频，低造型，而具有很高工作频率等特点的仪器。
其采用小尺寸的E形和RM形。
通常由环形铁氧体磁芯，高频功率铁氧体材料制成，降低在高频下磁芯损耗;平面变压器线圈绕组是由折叠式铜箔、印制电路板上的印制铜线或堆积于磁性薄膜上的细铜线条所构成，平面变压器扁平的形状以至于它可以做成一种“千层饼”式结构，来缩小体积降低，来增大空间利用率，提高伺服电机控制器稳定性。
在电子行业快速发展的今天，平面变压器具备交流阻抗和较低漏感的特性，同时，减少了在高频率状况下由集肤效应产生的涡流损耗。
平板变压器设计
高频变压器 ———— 平面系列（100W~200W EI22）
■ □功率密度大； □漏感低； □分布电容小； □性能稳定，一致性好，适合批量生产，便于调试； □良好的磁屏蔽特性； □适合各种电路拓扑；
■ □功率：最大功率200W； □工作频率：200kHz-400kHz，（500kHz，300W）； □封装尺寸：31mm×24mm×9.8mmｍax(高)； □安装形式：SMT(可以选择插装)； □工作温度范围：-40℃-130℃（民用）；
DN150-48S24T 5:6
DN150-48S48T 5:12
初级电感量
>145uH >65uH >95uH >95uH >65uH >95uH >95uH
漏感
<1uH <1uH <1uH <1uH <1uH <1uH <1uH
直流电阻
初级直流电阻 次级直流电阻
BJDEEN
高频变压器、电感器手册目录
电路介绍 应用介绍 平面变压器；平面电感器
电流互感器
表贴变压器电感器 表贴工字型电感
1 2 3~24
25
26~30 31
地址：北京市酒仙桥中路3号 Tel： 010-51645720 Fax：010-51645721
博客 : (最新技术资料下载） web： E-mail: bjdeen@
引出；可进行全灌封
地址：北京市酒仙桥中路3号 博客 : (最新技术资料下载）
Tel： 010-51645720
web：
Fax：010-51645721
E-mail: bjdeen@
3
BJDEEN
高频变压器 ———— 平面系列（100W~200W EI22）
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平面变压器的应用
1 概述
目前，电力电子技术的应用十分广泛。
如：航空航天电源，舰载电源，雷达电源，通讯电源，电动机车-汽车电源，计算机-集成芯片电源，高频加热-照明电源，变频器，逆变器和各种AC/DC，DC/DC变换器等。
而且应用的水平和对电源性能提出的要求不断提高。
比如：高频开关电源的功率密度要求越来越高，成为当前主要研究课题。
功率磁性元件是所有电力电子装置中必不可少的关键器件，其体积和重量一般占到整个电路的20%到30%，磁性元件的损耗占到总损耗的30%左右，且磁性元件的各项参数对电路的性能影响很大。
从目前看来，磁性元件无论在研究上，还是在应用上都已成为电力电子际踅 徊椒⒄沟钠烤保 谀持殖潭壬现苯佑跋炝说缌Φ缱蛹际醯姆⒄埂Ｒ虼耍 愿咂担 吖β拭芏群吞厥馔庑谓峁沟拇判栽 难芯浚 ⑹鞘 种匾 摹１热纾捍判栽 钠矫* 旌霞
苫 取?
目前来看，以铁氧体为磁芯的平面变压器体积小，功率密度大，将在较大功率的模块电源中发挥主要作用，成为主流产品，可在电力电子技术的领域大力推广和广泛应用，在某种程度上可以推动电力电子技术的发展。
2 平面变压器的优势
平面变压器与常规变压器相比，磁芯尺寸大幅度缩小，特别是高度缩小最大。
这一特色对电源设备中在空间受到严格限制的场合下具有相当大的吸引力，从而可成为许多电源设备中首选的磁性元件。
平面变压器结构上的优势，也为它的电气特性带来了许多优点：功率密度高，效率高，漏感低，散热性好，成本低等。
详见下表：
3 制造方式
1、线绕式平面变压器：这种绕组方式与常规变压器的绕制方式一样，适合于高频，高压变压器的制造。
2、铜箔式平面变压器:这种方式是用铜箔作绕组，折叠成多层线圈。
适合于制造低压，大电流的变压器。
3、多层印制板式平面变压器:这种方式是用印制板的制造工艺，在多层板上形成螺旋式的线圈。
适合于制造中，小功率的变压器。
以上三种形式的平面变压器，在现有的机械设备、生产规模和工艺水平下，能很方便地制造出来。
所以，大力推广平面变压器的开发和应用，具有特别的实际意义。
4、多元化的开发与应用
1、并联组合形式：因平面变压器铁芯扁平，所以很容易用两个，四个或八个铁芯合成来实
现更大功率输出。
2、用铁氧体制作的频率适用范围很宽，而且成本很低。
因此，可以在很大范围内，替代用非晶和超微晶制作的常规变压器。
目前，人们须努力研究，开发；使它形成标准化和系列化。
（见下表部分平面变压器系列）
说明：
该数据表适合做双极性开关电源变压器。
对于单极性开关电源变压器来说，其功率应用要减小一半以上。
按上述数据制造的变压器的温升为30℃，其尺寸为铜箔式或印制板式平面变压器的外形尺寸。
说明：
以上两个变压器均用高频丝线绕制而成。
L1为初级电感量，Ls为初级漏感。
从表中可以看出，平面变压器的漏感为初级电感量的2%以下。
常规变压器的漏感为初级电感量的7%左右。
5、实例比较
6、三种变压器的应用比较
说明：
以上三种变压器，常规高频变压器大家都已很熟悉了。
压电陶瓷变压器，它是利用功能陶瓷的压电/逆压电效应而设计制造的一种新型变压器。
它也具有许多优点：如漏电流小；不产生电磁干扰，也不易受外来电磁干扰；尺寸小，易片式
化。
只是它的适用的功率范围十分有限，因此决定了它的应用范围不会很广。
也是很值得广大科技工作研制和开发的一种变压器。
以铁氧体为磁芯的平面变压器的应用优势就十分明显，而且随着开关电源频率的提高，平面变压器的优势更加显著。
清化大学教授，国际电气电子工程师学会（IEEE）电力电子学会中国分会主席，蔡宣三教授在《通信电源技术的发展》一文中，提出二十一世纪我国注意开发的通信开关电源技术："1.碳化硅（SiC）功率半导体器件；2.平面磁芯及平面变压器，集成磁元件，磁电混合集成元件；3.S4高功率因数开关变换器，DC/DC变换器；4.电源EMI，可靠性和热设计及测试等技术的开发，研究及应用。
"
目前，国际上已有许多厂商在积极研制和开发。
如日本的TDK；日立铁氧体；美国的信号变压器公司；平板变压器技术公司；多源技术公司；欧洲的西门子和飞利浦等。
国内也已有许多厂家在研制开发。
因此，有生产能力的变压器厂家应积极研制开发标准化的，系列化的平面变压器，以适应高频开关电源的发展。
同时也为变压器行业的发展开创了一个新的领域。