1 目的及意义

随着电力电子技术的高速发展，以电力电子变换器为核心的电源行业获得了巨大的市场和强大的发展动力，开关电源的应用越来越广泛，如计算机电源、通信电源，航天电源、电解电镀、磁体电源和电动汽车等领域。同时，随着电力电子设备的不断发展，开关电源的发展趋势专注在小型化、高效率

上，电源变压器作为其中最重要的器件之一得到了快速的发展。传统变压器已经难以满足需求，严重制约了装置整体的小型化。

平面变压器因其具有体积小、高度低的结构特点，诸如良好的散热性能，制作上良好的重复性和准确性，低漏感以及较小的交流电阻等独特的优点，在高频率、高功率密度的开关电源中得到了广泛的运用。绕组损耗、磁芯损耗、漏感以及杂散电容等是平面变压器的几个关键参数，其中，漏感对电源变换器的开关尖峰、软开关电路的谐振性能、电磁干扰等有直接影响，损耗尤其是绕组损耗是限制变压器甚至整个电源效率、温升及可靠性的重要因素。漏感和绕组损耗是中大功率电源变压器的核心。与之相比，平面变压器则因其诸如体积小、高度低的结构特点，散热性能好，制作上良好的重复性和准确性，低漏感以及较小的交流电阻等独特的优点，在高频率、高功率密度的开关电源中得到了广泛的运用。

平面变压器是一种以铁氧体为磁芯，呈低高度、扁平状的变压器，具有高功率密度、高效率和工作频率高等优点。与传统变压器相比，由于具有扁平的外形，平面变压器的散热面积大，散热性能好；绕组大多采用扁平状导体，便于安装和实现绕组层的交错叠放，既可以提高窗口利用率，更大大降低了漏感，从而使得电磁干扰(EMI)小。变压器的设计过程涉及到的参数繁多，在选择了合适的磁芯、保证线圈通流能力和满足整体绝缘条件的前提下，绕组结构与排布能显著的影响变压器的性能，而传统变压器绕组由于是采用手工绕线的方式制作，整体性能难以得到保证。平面变压器绕组线圈通常采用PCB板或者铜箔制作。采用PCB板作为绕组，其几何形状及相关寄生特性可以控制在PCB制作公差内，解决了传统变压器工艺复杂的问题，而且有很好的重复性，产品外观和一致性好。

平面变压器结构上与电气特性上的优势使得其适用于空间或高度存在限制或者对节能及散热要求苛刻的地方。采用多层绕组并联能够承受较大的电流，使得平面变压器可以运用在很多大电流场合，在国内外各行业中得到了广泛的应用，如通信电源、便携式电子设备的高密度电源、数码相机、数字化电视、汽车电子、医疗设备、雷达电源等领域中的各类DC/DC模块电源中

由于平面变压器的一维分析方法进行了大量的简化，计算结果的误差会比较大，不能预测实际情况下的绕组损耗及漏感，仅有指导意义。因此，在某些情况下，为了预测设计的平面变压器的参数或者验证优化设计方案效果，必须采用电磁场分析软件建立二维模型甚至三维模型来进行仿真分析。

2 国内外研究现状

近年来,高频平面变压器的研究以引起国内外的重视,早在二十世纪六十年代,人们就开始对变压器绕组在高频下的行为进行了研究。关于变压器的漏感和电阻的研究最广为接受的基础理论为P.L.Dowell提出的一维模型。著名学者P.L.Dowell对单层变压器绕组从DC到10MHz的频率范围内的漏感和电阻进行了研究和测量,将变压器的绕组线圈，如漆包线，等效为矩形截面的铜箔，进一步等效为一个连续的导体层，从而可以利用一维分析方法对导体的损耗和周边磁场分布进行研究和计算。对于平面变压器，由于PCB板的印制线或铜箔作为绕组，导体均为矩形截面，只需通过Dowell模型的第二步，将一个绕组层的导体等效为连续的导体，然后将宽度延展为窗口宽度。