平面变压器的PCB绕组结构设计

平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于铁芯及线圈绕组。平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频下有较低的磁芯损耗;绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。

这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容，可满足谐振电路的设计要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射频干扰。

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。每个磁芯柱在对角线上的两角部用铜皮连接，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，这里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;在另一个磁芯的一个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1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（1.4pH@500kHz，DC20A），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（实际使用中还要根据功率的大小加装散热板）。

平面变压器的PCB绕组结构设计

平面变压器的绕组是利用PCB上的螺旋形走线来实现的。PCB板中间被挖空用于安装磁芯。PCB板各层之间由板材绝缘。磁芯直接将PCB夹在中间，然后通过胶带或夹子固定。平面变压器的高度得到了有效的降低，同时进一步节省了体积。PCB走线扁平状，铜厚一般为1oz/2oz 。通过计算，在频率小于14MHZ时，铜的集肤深度都小于PCB铜厚的一半。通常开关电源频率远小于这个值，所以平面变压器的集肤效应可以忽略。

在PCB各层之间有供绕组互联的“通孔”，绕组间的匝数通过“通孔”以串联或并联的方式连接。

绕组串联时，每层印制板都布有一排通孔且位置对齐，但是每层绕组只用其中的两个通孔，从而实现绕组串联。在低压大电流的场合，可以通过绕组并联的方式，提高变压器的过流能力。

平面变压器优点

平面变压器相比传统变压器具有诸多显著优点，这些优点使其在多个应用领域内表现出色。

首先，平面变压器的结构相对简单，通常仅包含一个磁路和一个绕组，无需磁屏蔽和防潮结构，从而降低了制造成本。同时，其体积相对较小，高度比常规变压器低，可以节省空间，适用于空间有限的场合。

其次，平面变压器的绕组可以紧密地固定在铁芯上，使得绕组和铁芯之间的距离变短，从而增大了磁通密度，提高了变压器的积磁密度。这种设计不仅提高了变压器的功率密度，还增强了其工作效率，效率通常可达98%～99%。

再者，平面变压器的磁场分布较为均匀，减少了漏磁和电感泄漏，从而提高了电气性能。其低漏电感特性使得漏感仅为初级电感的0.2%左右，这对于提高电源效率和稳定性具有重要意义。

此外，平面变压器的散热性能良好，热通道距离短，温升低，有助于保持变压器的稳定运行。同时，其绝缘性也非常良好，绕组之间、初—次级和次—次级之间可以达到较高的绝缘隔离，提高了安全性。

最后，平面变压器的参数可重复性好，由于绕组结构固定、预先加工好，因此参数稳定，有利于大规模生产和应用。

审核编辑：黄飞