平面变压器的结构原理和使用注意要点

平面变压器通常有2个或2个以上大小一样的柱状磁芯。现以2个磁芯的平面变压器为例介绍其结构，如图1所示。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。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。这样就基本构成一个平面变压器的主体部分。它的次级线圈只有一匝，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，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和散热板。由此可见，平面变压器是由铜质引线框和扁平的连续铜质螺旋线构成，代替了在常规铁氧体铁芯上绕制的磁性铜线，该螺旋线是在敷有铜箔的介质材料薄片上蚀刻而成，然后把他们叠积在扁平的高频铁氧体铁芯上，构成变压器磁路。然后，铁芯材料用小粒径环氧树脂粘合，以便使铁芯损耗最小，螺旋线叠层内的耐高温（130）绝缘材料确保了绕组之间的高度绝缘。

平面变压器具有尺寸小的特色，通常在0.325英寸到0.750英寸之间，这对电源内部空间受到严格限制的场合具有相当大的吸引力。平面变压器印制电路板结构意指着一旦把电路板元件设定为平面器件，那么继后生产过程中的变压器绕组相互应具有精确的相同间距。因此允许用自动组装设备生产，可以大大提高每个器件的重复一致性、可靠性，避免了常规变压器手工绕制带来的不规则性和不稳定性。总之，平面变压器由于多层制造过程采用机械加工而具有好的一致性；由于绕组的几何形状及其有关寄生特性限定在PCB制造公差之内而具有可重现性；由于能量密度高，适用于表面贴装方式组装而具有小型化特性。此外，平面变压器的性能一致性和可预测性使它们具有建模比常规变压器更简易的优点，这尤其适于用计算机辅助工程工具建模。

使用时应注意的几点：1 并联绕组问题如今，平面变压器在低压大电流，超薄型DC/DC模块中得到广泛应用。随着输出电压越来越低，而输出电流越来越高，常采用并联多层结构来减小绕组损耗。但是，在并联绕组层中存在着电流分布不平衡现象[2]，导致并联绕组层的效果大大减弱。引起这种不平衡电流均流的主要原因是并联层形成的回路的漏磁通，而漏磁通又依赖于绕组分布和并联层间的空间距离。

影响电流均流的因素有：

（1）频率：频率越高，每并联层的不平衡电流越大，导致大的环流，从而增加了交流绕组损耗；

（2）绕组分布：绕组分布不但影响交流阻抗和变压器漏电感，而且也大大影响并联层间的电流均流。使用对称隔层插入绕组的方法（P-S-S-P-P-S-S-P）可以让原边和二次绕组的并联层均流，大大减小了交流阻抗，从而降低了交流损耗。与不对称隔层插入绕组的方法（P-S-P-S-P-S-P-S）相比，在一定频率范围内，交流损耗要低，而该临界频率依赖于铜片厚度和绕组分布；

（3）并联层空间距离：减小空间距离能显著降低漏磁通的数量，但也不可避免地增大了绕组的寄生电容和原次边绕组间的盘绕电容。因此，并联层空间距离应折衷选择。总之，影响电流均流和交流绕组损耗的主要因素有工作频率，绕组分布和绝缘体厚度三个方面。一般地，次边绕组夹在原边绕组的分布方法能有效地平衡电流均流，从而减小交流阻抗。但对称隔层插入绕组的方法在临界频率内能非常有效地解决电流均流不平衡现象。