平面变压器在开关电源中的技术分析

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。

平面变压器的技术分析中心议题：平面变压器的特性研究平面变压器的插入技术平面变压器的标准化设计解决方案：使变压器中磁性能量储存的空间减少，导致漏感的减少使电流传输过程中在导体上理想分布，导致交流阻抗的减少绕组间更好的耦合作用，导致更低的漏感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。

因此，平面变压器的特点就显而易见了：平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小；平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。

但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。

另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。

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。

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。

扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也就是涡流损耗。

因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效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，并且利用两层绕组间距离的不同，而获得在不同间隙下的漏感和交流阻抗值。

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。

平面变压器的技术优势
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。

 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。

因此，平面变压器的特点就显而易见了：平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。

但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。

另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。

 1 平面变压器的特性研究。

平面变压器技术综述摘要：在H01F这一小类中，平面变压器这一技术近年来在我国的发展比较突出，我将选取此技术，从其基本结构、分类、优缺点、发展历史及现状、国内外申请情况、主要专利技术分析等方面介绍平面变压器技术，并对其发展方向进行预估。

关键词：平面变压器；专利申请1 平面变压器概述传统变压器通常是将铜线圈绕制在磁芯上装配而成，其体积一般较大，并且绕组匝数多，相关寄生参数较难控制，在生产过程中也较难保证产品的一致化程度。

而平面变压器的出现则极大改善了这一问题，其与传统变压器的最大区别就于它的结构，典型结构如图1-1所示。

平面变压器是一种扁平结构的变压器，磁芯多采用 E 型、RM 型平板磁芯，高度得到极大降低的同时增大了散热面积。

考虑到变压器较高的应用频率，磁芯材料方面选择具有高磁导率、高饱和磁感应强度以及低损耗特性的 MnZn 铁氧体材料；绕组方面通常采用铜箔或印制电路板（PCB）堆叠构成[1]。

图1-1 典型的平面变压器结构1.1 平面变压器的优缺点平面变压器的独特特性使其在医疗、通信以及航空等领域成为了电源设备的理想选择，基于平面变压器所具有的独特结构，与传统的变压器相比，其具有如下优点：散热性能好，低漏感，生产一致性好，较高的工作频率，体积小，可靠性高，绝缘性能好，高效率，电流承载能力高。

然而平面变压器的特性并不全是优势。

原、副边绕组之间的间距较小，储存磁能少，所以漏感也较小，但原、副边的分布电容却变大。

PCB绕组的可重现化特性是以增大磁芯绕线窗中绝缘材料的比例为代价，降低了铜填充系数，窗口利用率低，仅为0.25 ~ 0.3，而传统变压器的窗口利用率为0.4。

2 专利申请趋势分析2.1 全球专利分析2.1.1 全球申请量年度趋势图2-1 平面变压器全球历年申请量图2-1示出了平面变压器全球范围内历年的申请量分布，结合平面变压器的发展历史分析平面变压器技术专利，由图可以看出，平面变压器技术的专利申请最早开始于1966年，由德国的德律风根公司提出，此后直到1974年才提出第二件关于平面变压器的专利申请，自此以后，关于平面变压器的申请基本上总体呈现申请量逐年递增的趋势。

平面变压器在开关电源中的应用平面变压器的体积较小，高度较低，结构上具有较好的优势，也具备较好的重复性、准确性、低漏感以及交流电阻较小等特点，而正因为如此，平面变压器在开关电源中有着非常广泛的应用，关于其的研究也较多。

本文即分析平面变压器在开关电源中应用的技术优越性。

关键字：开关电源;平面电压器;功率密度;较差绕组1、前言随着电子信息技术的发展，各种各样的电子设备出现在人们的视野当中，而在电子设备升级换代的同时，平面变压器因为其优秀的结构性能而被广泛的应用于高频率、高功率密度的开关电源中，相比于其他的变压器设备有着非常优异的性能。

本文即针对于平面变压器进行研究，探讨其在开关电源中的应用。

2、平面变压器的特性研究2.1平面变压器的结构特点为了能够让热温升得到有效的控制，就需要变换器具备高效率和高表面积，从而达到最大限度的热量传递，而扁平化封装外壳则可以达到这一点。

目前可以做到扁平封装的只有平面变压器，因为这种变压器具备平面化的磁芯，体积较小，高度低，结构上相较普通变压器则更加紧凑。

通过紧密的磁芯几何形状，平面变压器能够有效的控制热点的产生，降低热耗。

并且平面变压器在垂直方向上的尺寸大大减小，从而能够包容更高的能量密度，其散热能力也较好。

简单来说，平面变压器具备效率高、功率大、绝缘性好的特点[1]。

2.2平面变压器的优势与传统的变压器相比，平面变压器有其自身的优势。

首先就是平面变压器的单匝原边绕组和单匝的副边绕组耦合较紧，所以其漏感很小，在电源开关的使用中也就避免了过大的损耗，减少在电路中其他的部件所承受的应力。

而平面变压器的频率特性也较好，一般可以工作在100-500kHz之间，且其贴近底板固定，具备非常好的散热性能，不存在局部过热点的问题。

其次是平面变压器在热耗散问题方面的巨大优势使得其能够具备高磁通密度和紧封装来达到更高功率的密度，具备非常好的可靠性，即使有一处磁芯损坏了也能够通过剩余的磁芯，变压器的生产成本以及其价格都大幅度降低。

浅谈平面变压器在开关电源中的技术优势
在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。

变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

变频器：通过它调整能够达到所需要的用电频率（50hz,60hz 等），来满足我们对用电的特殊需要。

变压器：一般为降压器，常见于小区附近或工厂附近，它的作用是将超高的电压降到我们居民正常用电电压，满足人们的日常用电。

变压器bian ya qi 利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。

在电器设备和无线电路中，常用作
升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。

平面变压器另一个重要的优点是高度很低，这使得在磁芯上可以设置比较多的匝数。

一个高功率密度的变换器需要一个体积比较小的磁性元件，平面变压器很好地满足了这一要求。

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。

平面变压器在开关电源中的技术分析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。

因此，平面变压器的特点就显而易见了:平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。

但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。

另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。

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。

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。

扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也就是涡流损耗。

因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效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，并且利用两层绕组间距离的不同，而获得在不同间隙下的漏感和交流阻抗值。

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。

现在的电源大致分两大类：电子开关电源和变压器电源。

开关电源：:开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。

线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。

随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。

开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。

开关电源的三个条件1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流变压器电源：线性电源（Liner power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。

要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。

线性电源与开关电源对比线性电源的电压反馈电路是工作在线性状态。

线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压。

从其主要特点上看：线性电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音，但其体积相对开关电源来说，比较庞大，且输入电压范围要求高；而开关电源与之相反。

线性电源用途线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。

从以上两个解释大家应该知道开关电源与变压器电源（线性）的大致区别了吧。

很多朋友都会碰到一个问题，就是现在的低廉变压器电源为什么不能满足一般大、中功率的红外摄像机供电使用，而开关电源侧存在漏电的情况，这样，我把我所认识的两款电源和大家说说。