1 平面變壓器的特性研究
    　如前所述，平面變壓器的優(yōu)點主要集中在較低的漏感值和交流阻抗贝攒。繞組問的間隙越大意味著漏感越大盗誊，也就產(chǎn)生更高的能量損失。平面變壓器利用銅箔與電路板間的緊密結(jié)合隘弊，使得在相鄰的匝數(shù)層間的間隙非常的小哈踱，因此能量損耗也就很小了。
    　在平面型變壓器里梨熙，其“繞組”是做在印制電路板上的扁平傳導(dǎo)導(dǎo)線或是直接用銅泊开镣。扁平的幾何形狀降低了開關(guān)頻率較高時趨膚效應(yīng)的損耗，也就是渦流損耗锯忱。因此常籍，能最有效地利用銅導(dǎo)體的表面導(dǎo)電性能，效率要比傳統(tǒng)變壓器高得多闰妓。圖1給出了一個平面變壓器的剖面圖锨圣，并且利用兩層繞組間距離的不同，而獲得在不同間隙下的漏感和交流阻抗值过腰。

    　圖2與圖3給出了在不同的間隙下漏感和交流阻抗的變化骗采，可以明顯地看出間隙越大，漏感越大橄看，交流阻抗越小词趾。在間隙增加1mm的狀況下漏感值增加了5倍之多。因此硅跌，在滿足電氣絕緣的情況下审陌，應(yīng)該選用最薄的絕緣體來獲得最小的漏感值。

　    然而闲涕，容性效應(yīng)在平面變壓器中是非常重要的疤格，在印制電路板上緊密繞制的導(dǎo)線使得容性效應(yīng)非常的明顯。而且絕緣材料的選取對容性值也有著非常大的影響姓建，絕緣材料的介電常數(shù)越高诞仓，變壓器的容性值越高。而容性效應(yīng)會引起EMI速兔，因為從初級到次級的繞組中只有容性回路的繞組傳播這種干擾墅拭。為了驗證，筆者做了一個試驗涣狗，在銅導(dǎo)線的間隙增加O．2mm的情況下谍婉，而電容值就減少了20％。因此镀钓，如果需要一個比較低的電容值穗熬，則必須在漏感和電容值之間做出一個折中的選擇镀迂。

2 插入技術(shù)
    　插入技術(shù)是指在布置變壓器原、副邊繞組時唤蔗，使原邊繞組與副邊繞組交替放置探遵，增加原、副邊繞組的耦合以減小漏感妓柜，同時使得電流平均分布箱季，減小變壓器損耗。
 
    　現(xiàn)在插入技術(shù)的研究被分為兩個方面寸纠，即應(yīng)用于變壓器的插入(正激電路)和應(yīng)用于連接電感器的插入(反激電路)雳雄。因此，插入技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被放在不同的拓撲中作為不同的磁性部件來研究帮课。
2.1 應(yīng)用于平面變壓器的插入技術(shù)
    　應(yīng)用于變壓器中的插入技術(shù)的主要優(yōu)點如下：
    　1)使變壓器中磁性能量儲存的空間減少匙久，導(dǎo)致漏感的減少；
    　2)使電流傳輸過程中在導(dǎo)體上理想分布八泡，導(dǎo)致交流阻抗的減少趾马；
    　3)繞組間更好的耦合作用，導(dǎo)致更低的漏感扛聂。
    　為了說明插入技術(shù)的特征艘尊，圖4給出了應(yīng)用3種不同插入技術(shù)的結(jié)構(gòu)，P代表初級繞組栏付，s代表次級繞組。試驗顯示SPSP結(jié)構(gòu)是最好的煞嫩，因為初級和次級的繞組都是間隔插人的组弥。圖5顯示了在500 kHz時，3種結(jié)構(gòu)的交流阻抗和漏感值逗爹，通過比較可以很容易地發(fā)現(xiàn)應(yīng)用了插入技術(shù)的變壓器亡嫌，交流阻抗和漏感值都有了很大的減少。

2．2 多繞組變壓器中平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢
    　平面變壓器另一個重要的優(yōu)點是高度很低掘而，這使得在磁芯上可以設(shè)置比較多的匝數(shù)挟冠。一個高功率密度的變換器需要一個體積比較小的磁性元件，平面變壓器很好地滿足了這一要求袍睡。例如知染，在多繞組的變壓器中需要非常多的匝數(shù)，如果是普通的變壓器將會造成體積和高度過大斑胜，影響電源的整體設(shè)計控淡，而平面變壓器則不存在這一問題。
    　另外止潘，對于多繞組的變壓器來說掺炭，繞組間保持很好的耦合非常重要辫诅。如果耦合不理想則漏感值增大，將會使得次級電壓的誤差增大涧狮。而平面變壓器因為具有很好的耦合炕矮，使得它成為最佳的選擇。
2．3 在不同拓撲中平面變壓器的作用
    　在不同的拓撲中刹越，磁性元件的作用也是不同的厨刷。在正激變換器中的變壓器，磁性能量在主開關(guān)管開通的時候由初級繞組傳遞到次級繞組中妨菩。然而糙枚，在反激變換器中的“變壓器”并不完全是一個變壓器，而是兩個連接的電感器厚饱。在反激拓撲中的“變壓器”在主開關(guān)管開通的時候初級繞組儲存能量檐伞，而在關(guān)閉的時候?qū)⒛芰總魉偷酱渭壚@組。因此捕如，這種插入技術(shù)的優(yōu)點同上面相比是不同的切拳。應(yīng)用于這種變壓器的插入技術(shù)的特點如下：
   　 1)在磁芯中儲存的能量沒有減少，因為電流在某時刻只能在一個繞組中流動揩池，并且沒有電流補償孽倒；
   　 2)電流的分布并不理想，原因同上泪桥，因此交流阻抗也沒有減芯壤稹；
   　 3)插入使得繞組間產(chǎn)生較好的耦合秩冈，因此有比較小的漏感值本缠。
3 平面變壓器的標準化設(shè)計
    　平面變壓器的優(yōu)點如上所述，同樣它也有缺點入问，其最主要的缺點就是設(shè)計的過程非常復(fù)雜丹锹，而且設(shè)計成本也非常高。
    　下面介紹一種標準的設(shè)計平面變壓器的程序步驟[3];它通過提供一個標準的匝數(shù)模型的設(shè)計芬失，使之能夠被使用于不同的平面變壓器中楣黍，從而使得設(shè)計過程大大簡化，費用大大降低棱烂。
    　在雙面PCB板的每一層都是由一到多匝的繞組組成的租漂，而且所有的層都保持著一樣的物理特性：即相同的形狀和相同的外部連接點。在有些多匝的層次中垢啼，這個外部連接點是不同匝數(shù)間的電氣連接點窜锯。如果有些層只有一匝，它也可以被印制在PCB的雙面來降低交流阻抗芭析。使用銅箔直接印制在PCB板上來替代傳統(tǒng)的導(dǎo)線悄贴，即使在許多需要很多匝數(shù)的開關(guān)電源中悟唆，變壓器依舊能保持一個很小的體積，這便大大減小了整機的體積诈绷。具體的設(shè)計步奏和注意事項請參閱文獻[3]拗辜。圖6顯示了一個頂層的標準匝數(shù)設(shè)計的例子，它使用的是罐形(RM)磁芯怒央。

    　銅箔高度按照對應(yīng)于最大開關(guān)頻率時的趨膚深度選取烤眉，這樣可以使銅箔的所有部分都成為電流通路，大大減少集膚效應(yīng)的影響项请。因此烦盛，應(yīng)該使每一種開關(guān)頻率對應(yīng)于不同的銅箔高度。

4 實驗論證
    　為了比較平面變壓器和傳統(tǒng)變壓器肚轴，分別做了兩種變壓器的模型紧邑，一種使用平面結(jié)構(gòu)并使用了插入技術(shù)，另一種使用銅線分別在初級和次級繞制而成稠还。兩種變壓器都被運用于一個互補控制的半橋變換器中伞缺。兩個變壓器的參數(shù)如下：
    　初級 12匝：
    　次級兩個l匝的繞組(1：1中心抽頭)。
    　傳統(tǒng)變壓器使用漆包線作為繞組叁丧，雖然在這些線圈中電流密度不盡相同啤誊，選擇電流密度小于7.5A／mm。
    　平面變壓器初級繞組做成4層拥娄，有4個并列的次級蚊锹。這個變壓器的最終結(jié)構(gòu)如圖7所示。

    　兩種變壓器都使用了同樣的磁芯RM10条舔，比較了兩種變壓器的漏感枫耳，交流阻抗和占用的面積，結(jié)果列于表1孟抗。

    　由表1可知，平面變壓器的漏感僅為傳統(tǒng)變壓器的1／5钻心，交流阻抗也僅為l／3凄硼，由此可見這將大大提高變換器的工作特性。而且捷沸，由于結(jié)構(gòu)的更加緊湊摊沉，使得可以使用更小的RM8磁芯。
5 結(jié)語
    　平面變壓器在減小漏感痒给、交流阻抗等方面有著非常大的優(yōu)點用六，并且因為體積的小巧使之成為一種非常好的磁性元件。給出了一種標準的設(shè)計平面變壓器的方法红狗，使得設(shè)計平面變壓器變得更加容易烂锤，成本也將大大降低暴遂。可以預(yù)見架暗，平面變壓器將有著相當好的應(yīng)用前景粘伊。

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