平面变压器在开关电源中应用的优越性分析

　　然而，容性效应在平面变压器中是非常重要的，在印制电路板上紧密结合的导线间使得容性效应非常的明显。而且绝缘材料的选取对容性值也有着非常大的影响，绝缘材料的容性越高，将会是变压器的容性值越高。而容性效应会引起EMI，因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的绕组传播这种干扰。因此如果需要一个比较低的电容值，则必须在漏感和电容值之间做出一个平衡的选择。

5.2交叉技术
　　交叉技术指的是指在布置变压器原、副边绕组的时候使得原边绕组＆副边绕组交替放置，增加原、副边绕组的耦合，减小漏感，同时使得电流平均分布，减小变压器损耗。
　　现在插入技术的研究被分为两个方面：应用于变压器的交叉（正激电路）和应用于连接电感器的交叉（反激电路）。因此交叉技术现在已经被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研究。

　　应用于变压器中的交叉技术[8]的主要优点显示如下：

• 在变压器中磁性能量储存空间的减少，导致漏感的减少
• 电流传输过程中在导体上的理想分布，导致交流阻抗的减少
• 绕组间更好的耦合作用，更低的漏感

图6.运用交叉技术的三种不同结构

图8. CD Technologies公司APA50/WPA60系列平面变压器

　　此设计交错了初级和次级绕线，以减少不合需要的漏电感。一个直接的“三明治”式初级－次级－初级或次级－初级－次级能够减少漏电感。高漏电感将导致不完整的耦合，损耗和瞬态电压等缺陷 .
　　尽管采用交叉绕组具有显著的优点，但仍有一些重点需要考虑。例如，因为有较多的端子，初级和次级电路的隔离变得更加困难。而且，设计要求初级和次级之间EMI 屏蔽，将会要求额外数量的屏蔽物。

5.3 平面变压器设计步骤

　平面变压器的优点在前面已经论述了，但是这种结构的变压器最主要的缺点就是设计的过程非常复杂，设计成本高。这里提供了一种标准的设计平面变压器的程序步骤，这大大简化了设计过程。它通过提供了一个标准的匝数设计，能够被使用与不同的平面变压器当中。

　在双面PCB板的每一层都是由一到多匝的绕组组成的，而且所有的层都保持着一样的物理特性：相同的形状和相同的外部连接点。在有些多匝的层次中，这个外部连接点是不同匝数间的电气连接点。如果有些层只有一匝，它也可以被印制在PCB的双面来降低交流阻抗。因为使用铜箔来直接印在PCB板上来替代传统的导线，这个特性使得即使在许多需要很多匝数的开关电源中，变压器依旧能保持一个很小的体积，这也大大减小了整机的体积。具体的设计步奏和注意事项请参阅文献[6]、[7].铜箔高度按照对应于最大的开关频率时的趋肤深度选取，这样可以使铜箔的所有部分都成为电流通路，这样可以大大减少积肤效应得影响。因此，应该使得每一种开关频率对应于不同的铜箔的高度来的更加便利。

6 结论
　很明显，线绕变压器已经越来越不适宜用于一些DC/DC变换器及其它应用中。其大体积、低效率和不能满足制造重复性的困难意味着它们正快速的被新技术取代。平面变压器在减小漏感、交流阻抗等方面有着非常大的优点，并且因为体积的小巧使之成为一种非常好的磁性元件。文献[6]给出了一种标准的平面变压器设计方法，使得设计平面变压器变得更加容易，成本也将大大降低。可以看出平面变压器在开关电源中有良好的应用前景，DC/DC转换器设计者的选择也将越来越多。

参考文献
[1] 杨玉岗 . 现代电力电子的磁技术[M]. 北京：科学出版社， 2003.
[2] 周志敏 .开关电源实用技术设计与运用[M]. 北京：人民邮电出版社，2003.
[3] 胡跃全等。 高频低造型变压器绕组的折叠式制作方法[J]. 电工技术杂志，1998.
[4] 李茜， 郭玉英， 魏东梅。 平面变压器的绕组设计与分析[A]. 中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年自动化与仪器仪表学术年会论文集 ， 2004 年
[5]Rob Hill. 变压器设计与DC／DC转换器技术同步发展[J].国际电子变压器。2005年第4期
[6] O.Garcia， J.A.Cobos， R.Prieto， J.Uceda and S.Ollero. “A standard Design Method for High Frequency PCB Transformer”。 IEEE INTELEC Record，1995.
[7] I.W. Hofsajer， K. Fricker， and M.O. Crosato. “Reduction of EMI in planar transformers by charge balancing” ELECTRONICS LElTERS 5th December 2002 Vol. 38 No. 25
[8] Wei Chen， Yipeng Yan， Yuequan Hu， and Qing Lu. “Model and Design of PCB Parallel Winding for Planar Transformer”。 IEEE TRANSACTIONS，2003.
[9] J-P. Schauwers， C.Nunes， B. Velaerts.“Planar transformer technology applied to AC-DC conversion”。 IEEE INTELEC Record，1999.