平板变压器设计技术优化方案

平板变压器具有效率高、短小轻薄等特点。为了使高频变压器达到这一要求，变压器的损耗必须进行精确的定量计算和控制，对多层PCB平面变压器产生的铜耗重要因素是集肤效应和邻近效应，设计工程师在设计平板变压器时，首要任务是确定变压器绕组损耗，以便准确地计算电源效率。变压器绕组交流电阻计算公式：

R_DCF_r（mx）=R_AC

式中，F_r（mx）为平板变压器在高频条件下损耗。

F_r≈集肤效应+邻近效应

式中，x=导体宽度/集肤深度；m=绕组层数。

变压器涉及许多参数：电压、电流、频率、电压比、电流比、温度、磁心尺寸、匝数、漏感、铜损、铁损等，所以，一直无法像其他电子元器件那样进行测量选用。采用平面变压器，显著地降低了变压器的高度、体积和重量，提高了变压器的功率密度，是实现开关电源短小轻薄的重要方法，使开关电源向前迈了一大步。

平面多层变压器特点：

1）没有漆包线绕组，而是将平面连续铜质螺旋线刻蚀在PCB上，然后叠放在磁心上，这样变压器的能量密度高，电感应强度好、体积小。

2）损耗低。绕组由薄铜层在PCB上构成，变压器呈扁平状，由此极大地降低了集肤效应。(www.xing528.com)

3）低漏感。变压器的漏感小于0.2%，EMI低，不受外界电磁干扰的影响，使开关电源在长期运行中平稳可靠。

4）平面多层变压器有利于实施变压器绕组的一致性，绕组的几何形状及有关寄生特性限制在PCB制造误差之内，可实现特性重现。

5）提高了热稳定性。由于变压器的面积与体积的比值较大，平面铁心的热阻较小，平面变压器的一次侧、二次侧之间的间距很小，储存电能少，所以漏感小，一次侧、二次侧的耦合强度增强。

为了提高平板多层变压器的功率，变压器的二次侧应采用并联形式，提高电流在二次侧的容量，但是各绕组之间的连接，会造成各层之间不均流，加大绕组的损耗，这样制约了多层平面变压器在低电压、大电流场合的应用，因此，平面变压器的绕组常采用交织技术绕组结构，降低了邻近效应，提高了变压器二次绕组电流容量，但值得注意的是高频效应，应加强屏蔽。

多层平面变压器采用PCB制造，可使平面绕组具有高度的重现特性，制作简单，变压器与电路板的端部连接非常方便。为了提高窗口利用系数，采用柔性基印制板或用镀铜的柔性基材料制作平面变压器绕组。

平面变压器的磁心常用的是平面EE和EI两种，其他的还有RM、ER、PQ等锰锌铁氧体。

高频变压器铜损计算，要求设计对集肤效应和邻近效应多加考虑，交织技术可减小高频效应，但交织的程度受寄生电容和绕组层间绝缘等级的限制，实际上，绕组层之间深度交织会使绝缘材料占铁心绕线窗口空间比增大，如果多层变压器要求输出大电流、低电压，可采取加厚PCB铜箔的方法，加大导线的电流容量，各层之间采用微型导孔连接，这时注意各焊点的容量。