平面变压器功率变换器在低压大电流中的应用（二）
Flat Transformer Power Converter for Low Voltage， High Current Applications

组的中柚上。电感的另一边与模块的顶板导通，作为便于装配的输出负端。各模块中安装了多层电容器。

图4 和开关与整流器相连的五模块变压器/电感器
五、漏感和邻近效应
由于绕组和磁芯外廓十分接近，每个模块的最大漏感只有4n。这是通过5模块3匝初级绕组并将整流端用铜带短接而测得的。测得的5模块3匝的（漏）电感量是0.18μH。
初级电感量是一个模块的电感量乘以模块数乘以初级匝数的平方，或者用数学式来表达：= ××。是初级电感量，是穿过一个模块（两块磁芯）的一匝的电感量，是模块数，是初级匝数的平方。此公式给出了次级开路时的初级电感量；在次级短路条件下还可以计算漏感。
对于一个具有3匝初级绕组的5模块半桥平面变压器，变比是9:1，可以做以下代入：0.18μH=×5×。因此，每个模块的漏感是：
=0.18μH/ ( 5×32)=180nH/45=4nH
对于5模块2匝初级，漏感计算如下：
=××，输出短路。
=4×5×nH
=80nH
因为初级没有足够的匝数，模块的邻近效应也很小。
图5表示带输出整流器和（特大）散热片的模块外形。图6是除平面变压器外的控制电路图。

图5 带有输出整流器和散热片的五模块平面变压器/电感器，150V直流，150A

图6 演示功率变换器的控制电路图

图7 变换效率（%）与负载（瓦）的关系
磁性设计师关心的变压器磁芯尺寸（两磁芯合并）如下：
磁芯面积：0.68
磁路长度：2.8cm
磁芯体积：2.0
模块（两磁芯合并）的变压器部分的电感量技术指标（每模块每平方匝）如下：最小电感量：10.0μH 最小漏感：4nH
电感器部分设计成与变压器部分相近的尺寸，有三匝线圈。一般设计电流取决于整流器的额定值。30安培下的电感最小值指标为2.0μh。演示电路中的整流器是Motorola的MBR3045PT。整流器 具有0.76伏的前沿电压降。为获得更高的效率，可以用低前沿电压降的肖特基整流管来代替。
在不同状态和负载条件下测试了演示变换器单元，发现其具有大过载和输出短路处理能力。正如我们预料的，在某种程度上效率决定于工作条件，但在很宽的负载范围内效率的变化不明显。
由于电路集成得很紧密，很难测量变压器模块本身的温升。模块直接与整流器相连，在散热片上与这些主要热源挨在一起。不过如果满载时延长工作时间的话，电路部分摸上去就不那么舒服了。

六、平面变压器性能
演示变压器采用了有两匝初级绕组的五个模块。五模块的总电感量是10μh×5×=200μh。预先计算的整个变压器反映到初级的漏感是4nh×5×= 80nh。这是将模块的整流器末端用铜带直接焊接而测得的。
很难测量装在功率变换器电路内的变压器的漏感，但可以根据转换时电流波形下降时间来进行估算。但是漏感的主要因素是由导体和元件引线长度造成的外部引线电感。

七、结 论
制作并测试了一只采用平面形变压器的常规半桥功率变换器。表明采用了平面形变压器的常规功率变换拓扑具有高功率密度。造成这种差别的原因是变压器具有产生高功率密度的特点——高电流密度和薄形。使用同样的电路，没有哪种常规变压器可以通过这么大的电流密度。
由于初级匝数少，邻近效应可以忽略。绕组空间不成问题，因此隔离问题不突出，磁耦合并不受介质的影响。
热耗散在模块中分布良好，温升很低。
漏感很低，非常适于高频应用。低漏感可以使缓冲更少，使功率变换器效率更高。
平面形变压器在模块化分布式电源系统中具有灵活性。惟一的差别是这是一种具有模块化优点的变压器。这种变压器/电感器的关键的突出特点是：(1)模块化，可以根据功率需要增加或减少模块数；(2)电流密度高，保守估计，可以50电流密耳/安培=的密度传送电流；(3)外形薄，铁氧体磁芯小于0.4″；(4)热分布好。