[实用新型]一种制作在印刷电路板上的大电流平面变压器有效

专利信息
申请号: 201320237214.1 申请日: 2013-05-06
公开(公告)号: CN203205229U 公开(公告)日: 2013-09-18
发明(设计)人: 易峰;李蕾蕾;黄嵩人 申请(专利权)人: 易峰
主分类号: H01F30/06 分类号: H01F30/06;H01F27/24;H01F27/26;H01F27/28;H01F27/30;H05K1/18
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摘要:
搜索关键词: 一种 制作 印刷 电路板 电流 平面 变压器
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种平面变压器,尤其是一种制作在印刷电路板(PCB)上的大电流平面变压器。

背景技术

随着开关电源的发展,小体积、高功率密度越来越称为开关电源的追求目标表和发展方向,各种减小电源体积、提高电源功率密度的技术应运而生,平面变压器技术就是其一。传统技术的开关电源中,功率变压器由缠绕在磁芯上的多组导线实现。这样的变压器占有很大体积,使得开关电源模块难以做小、做薄。而且,由于绕线的间距比较大,变压器的漏感也比较大,耦合程度较差,变压器效率较低。平面变压器的出现,大大减小了变压器的体积和高度,从而十分有利于减小电源模块的体积和高度,使电源模块得以小型化、平面化。同时,由于平面变压器结构紧凑,增加了耦合度,减少了漏磁;由于磁芯体积的减小,磁芯上的能量损耗也减少,这些都有利于提高变压器的效率。因此,现在平面变压器在开关电源模块中得到了广泛应用。

目前的大电流、大功率平面变压器,大多以铜皮作为原边和副边绕组,将多个这种绕组堆叠在一起,和磁芯一起构成变压器。这种结构的平面变压器存在两个主要问题:第一是安规要求的绝缘距离较难实现,尤其是AC/DC 变换器安规中要求的加强绝缘,实现起来较为复杂,往往要特殊的骨架才能实现;第二是由于多层迭加,结构工艺复杂,加工生产难度大。

也有一些以PCB 上的导线作为绕组的平面变压器,但这些变压器大部份都是应用在小电流、小功率的情况下,比如二次电源DC/DC 变换器。此时作为变压器绕组的导线,通常是电源模块PCB 的一部分,具体做法是:在主板PCB 的适当位置形成变压器原边和副边绕组,并开有对应于磁芯的孔,嵌入磁芯后就形成了变压器。这种结构的优点是结构紧凑,变压器的高度低,对变换器的整体高度影响较小。但是由于变压器本身即是PCB 的一部分,必然受到PCB 的层数和铜厚等的限制,无法通过大电流,只能应用于小电流、小功率的场合。

因此,如何在减小体积和高度的同时,使平面变压器能够传输较大的电流和功率是一个重要的研究方向。

实用新型内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种大电流平面变压器,具体涉及一种高效率、小体积、低高度、大电流的平面变压器解决方案。本发明一般集成在开关电源的PCB 板上,作为开关电源中的功率传输变压器。

为了实现以上目的,本实用新型采用的技术方案:一种制作在印刷电路板上的大电流平面变压器,包括磁芯和绕组,其特征是:所述磁芯包括两个相同形状的第一磁芯和第二磁芯,所述第一磁芯和第二磁芯均包括两个磁芯柱和两个底面,两个磁芯柱与两个底面垂直,两底面之间夹有多层PCB 板,两个磁芯柱分别穿过多层PCB 板上的通孔;所述第一磁芯和第二磁芯左右放置,磁芯柱横向排列,第一磁芯的上磁芯柱和第二磁芯的上磁芯柱位于一横排,第一磁芯的下磁芯柱和第二磁芯的下磁芯柱位于一横排;

所述绕组为印制在多层PCB 板上的线圈,所述绕组包括原边绕组和副边功率绕组;原边绕组由两个线圈组成,这两个线圈其中的一些匝数同时环绕第一磁芯和第二磁芯的上磁芯柱,另一些匝数环绕第一磁芯或第二磁芯的上磁芯柱,两个线圈在应用时须并联;副边功率绕组有四组,包括第一副边功率绕、第二副边功率绕组、第三副边功率绕组和第四副边功率绕组,其中第一副边功率绕组与第二副边功率绕组环绕第一磁芯的上磁芯柱,第三副边功率绕组和第四副边功率绕组环绕第二磁芯的上磁芯柱;第一副边功率绕组、第二副边功率绕组、第三副边功率绕组和第四副边功率绕组的两端为第一端和第二端,这四个绕组的第一端互为同名端;第一副边功率绕组的第二端、第二副边功率绕组的第一端、第三副边功率绕组的第二端和第四副边功率绕组的第一端连接到一起。

在较佳实施情况下,所述的绕组的线圈分别设置在多层PCB 板不同的层上,每个绕组包括的层数不止一层,不同绕组的线圈在多层PCB 板各层上交错排列。

在较佳实施情况下,所述的每组副边功率绕组由多个仅有一匝的线圈并联而成。

在较佳实施情况下,所述的绕组还包括副边信号绕组,副边信号绕组环绕在第一磁芯的下磁芯柱或第二磁芯的下磁芯柱。

本实用新型的有益效果在于:(1)采用了多层的PCB 上的导电金属图案作为原边和副边绕组,直接嵌入磁芯形成功率变压器,大大缩小了变压器的体积,减轻了变压器重量。(2)副边绕组由多个线圈并联而成,大大增加了变压器的通流能力,使变压器能够承受较大的电流。(3)功率绕组和信号绕组分别缠绕在不同的磁芯柱上,把PCB 板上的功率电路部分和信号电路部分隔离开,避免了相互干扰。

附图说明

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