平面變壓器的特性及設計

　　然而，容性效應在平面變壓器中是非常重要的，在印制電路板上緊密繞制的導線使得容性效應非常的明顯。而且絕緣材料的選取對容性值也有著非常大的影響，絕緣材料的介電常數越高，變壓器的容性值越高。而容性效應會引起EMI，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。為了驗證，筆者做了一個試驗，在銅導線的間隙增加O.2mm的情況下，而電容值就減少了20%。因此，如果需要一個比較低的電容值，則必須在漏感和電容值之間做出一個折中的選擇。

3 平面變壓器的標準化設計

　　平面變壓器的優點如上所述，同樣它也有缺點，其最主要的缺點就是設計的過程非常復雜，而且設計成本也非常高。

　　下面介紹一種標準的設計平面變壓器的程序步驟[3];它通過提供一個標準的匝數模型的設計，使之能夠被使用于不同的平面變壓器中，從而使得設計過程大大簡化，費用大大降低。

　　在雙面PCB板的每一層都是由一到多匝的繞組組成的，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，這個外部連接點是不同匝數間的電氣連接點。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。使用銅箔直接印制在PCB板上來替代傳統的導線，即使在許多需要很多匝數的開關電源中，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。具體的設計步奏和注意事項請參閱文獻[3]

　　。圖6顯示了一個頂層的標準匝數設計的例子，它使用的是罐形(RM)磁芯。

　　銅箔高度按照對應于最大開關頻率時的趨膚深度選取，這樣可以使銅箔的所有部分都成為電流通路，大大減少集膚效應的影響。因此，應該使每一種開關頻率對應于不同的銅箔高度。

　　4 實驗論證

　　為了比較平面變壓器和傳統變壓器，分別做了兩種變壓器的模型，一種使用平面結構并使用了插入技術，另一種使用銅線分別在初級和次級繞制而成。兩種變壓器都被運用于一個互補控制的半橋變換器中。兩個變壓器的參數如下：

　　初級 12匝：

　　次級兩個l匝的繞組(1：1中心抽頭)。

　　傳統變壓器使用漆包線作為繞組，雖然在這些線圈中電流密度不盡相同，選擇電流密度小于7.5A/mm。

　　平面變壓器初級繞組做成4層，有4個并列的次級。這個變壓器的最終結構如圖7所示。

　　兩種變壓器都使用了同樣的磁芯RM10，比較了兩種變壓器的漏感，交流阻抗和占用的面積，結果列于表1。

　　由表1可知，平面變壓器的漏感僅為傳統變壓器的1/5，交流阻抗也僅為l/3，由此可見這將大大提高變換器的工作特性。而且，由于結構的更加緊湊，使得可以使用更小的RM8磁芯。

　　5 結語

　　給出了一種標準的設計平面變壓器的方法，使得設計平面變壓器變得更加容易，成本也將大大降低。