平面變壓器的PCB繞組結構設計

平面變壓器與傳統的變壓器相比最大的區別在于鐵芯及線圈繞組。平面變壓器采用小尺寸的E型、RM型或環型鐵氧體磁芯，通常是由高頻功率鐵氧體材料制成，在高頻下有較低的磁芯損耗;繞組采用多層印刷電路板迭繞而成，繞組或銅片迭在平面的高頻鐵芯上構成變壓器的磁回路。

這種設計有低的直流銅阻、低的漏感和分布電容，可滿足諧振電路的設計要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射頻干擾。

平面變壓器通常有2個或2個以上大小一樣的柱狀磁芯?，F以2個磁芯的平面變壓器為例介紹其結構。每個磁芯柱在對角線上的兩角部用銅皮連接，銅皮在通過磁芯柱時緊貼磁芯內壁。兩個磁芯并排放置，相鄰的兩角用銅皮焊接起來，在一個磁芯的一個外側面上的兩個角上的銅皮用一片銅皮焊接在一起，這里就是平面變壓器次級線圈的中心，如果在這里引出抽頭，就是次級線圈的中心抽頭;在另一個磁芯的一個外側面上的兩個角上的銅皮就是平面變壓器次級線圈的兩端。

這樣就基本構成一個平面變壓器的主體部分。它的次級線圈只有1匝，而且可以帶有中心抽頭。一個完整的平面變壓器還有一個預置的儲能電感（1.4pH@500kHz，DC20A），它的一端常接在中心抽頭上，上、下各有一片固定銅板，它們將磁芯和濾波電感夾在中間，同時作為整流電源的兩極和散熱板（實際使用中還要根據功率的大小加裝散熱板）。

平面變壓器的PCB繞組結構設計

平面變壓器的繞組是利用PCB上的螺旋形走線來實現的。PCB板中間被挖空用于安裝磁芯。PCB板各層之間由板材絕緣。磁芯直接將PCB夾在中間，然后通過膠帶或夾子固定。平面變壓器的高度得到了有效的降低，同時進一步節省了體積。PCB走線扁平狀，銅厚一般為1oz/2oz 。通過計算，在頻率小于14MHZ時，銅的集膚深度都小于PCB銅厚的一半。通常開關電源頻率遠小于這個值，所以平面變壓器的集膚效應可以忽略。

在PCB各層之間有供繞組互聯的“通孔”，繞組間的匝數通過“通孔”以串聯或并聯的方式連接。

繞組串聯時，每層印制板都布有一排通孔且位置對齊，但是每層繞組只用其中的兩個通孔，從而實現繞組串聯。在低壓大電流的場合，可以通過繞組并聯的方式，提高變壓器的過流能力。

平面變壓器優點

平面變壓器相比傳統變壓器具有諸多顯著優點，這些優點使其在多個應用領域內表現出色。

首先，平面變壓器的結構相對簡單，通常僅包含一個磁路和一個繞組，無需磁屏蔽和防潮結構，從而降低了制造成本。同時，其體積相對較小，高度比常規變壓器低，可以節省空間，適用于空間有限的場合。

其次，平面變壓器的繞組可以緊密地固定在鐵芯上，使得繞組和鐵芯之間的距離變短，從而增大了磁通密度，提高了變壓器的積磁密度。這種設計不僅提高了變壓器的功率密度，還增強了其工作效率，效率通?？蛇_98%～99%。

再者，平面變壓器的磁場分布較為均勻，減少了漏磁和電感泄漏，從而提高了電氣性能。其低漏電感特性使得漏感僅為初級電感的0.2%左右，這對于提高電源效率和穩定性具有重要意義。

此外，平面變壓器的散熱性能良好，熱通道距離短，溫升低，有助于保持變壓器的穩定運行。同時，其絕緣性也非常良好，繞組之間、初—次級和次—次級之間可以達到較高的絕緣隔離，提高了安全性。

最后，平面變壓器的參數可重復性好，由于繞組結構固定、預先加工好，因此參數穩定，有利于大規模生產和應用。

審核編輯：黃飛