專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器，尤其是一種使用在開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器。
背景技術(shù)：
隨著開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，小體積、高功率密度越來(lái)越稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源的追求目標(biāo)表和發(fā)展方向，各種減小電源體積、提高電源功率密度的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，平面變壓器技術(shù)就是其一。傳統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源中，功率變壓器由纏繞在磁芯上的多組導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)。這樣的變壓器占有很大體積，使得開(kāi)關(guān)電源模塊難以做小、做薄。而且，由于繞線的間距比較大，變壓器的漏感也比較大，耦合程度較差，變壓器效率較低。平面變壓器就是將開(kāi)關(guān)電源的中使用的變壓器制作在PCB板上，用板上的一層或相連多層導(dǎo)線作為變壓器繞組，當(dāng)中嵌入磁芯的變壓器。平面變壓器的出現(xiàn)，大大減小了變壓器的體積和高度，從而十分有利于減小電源模塊的體積和高度，使電源模塊得以小型化、平面化。同時(shí)，由于平面變壓器結(jié)構(gòu)緊湊，增加了耦合度，減少了漏磁；由于磁芯體積的減小，磁芯上的能量損耗也減少，這些都有利于提高變壓器的效率。因此，現(xiàn)在平面變壓器在開(kāi)關(guān)電源模塊中得到了廣泛應(yīng)用。目前常見(jiàn)的平面變壓器，一般都是將初級(jí)繞組和次級(jí)繞組直接印刷在一塊多層的 PCB板上。然而這會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題一是設(shè)置在一塊PCB板上的多個(gè)繞組間的間距非常小， 所產(chǎn)生的容性效應(yīng)會(huì)比較大，容易引起信號(hào)失真；二是變壓器與電路制作在一起，距離很近，會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生較大的電磁干擾，影響電路工作，尤其是對(duì)干擾敏感的電路，可能引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此如何減小寄生效應(yīng)，準(zhǔn)確地傳遞信號(hào)，并減小對(duì)外部的電磁干擾是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種體積小，能夠準(zhǔn)確地傳遞信號(hào)并對(duì)外界干擾小的平面變壓器，本發(fā)明主要應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源模塊中作為驅(qū)動(dòng)變壓器。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器包括磁芯和繞組，所述磁芯包括兩個(gè)底面、繞組磁芯柱、隔離磁芯柱，所述繞組磁芯柱和隔離磁芯柱位于兩底面之間與兩底面垂直，兩底面之間夾有多層PCB板，繞組磁芯柱和隔離磁芯柱分別穿過(guò)多層 PCB板上的通孔；所述繞組為印制在多層PCB板上的線圈，繞組包括原邊繞組、第一、第二、 第三副邊繞組，原邊繞組和第一、第二、第三副邊繞組都環(huán)繞在繞組磁芯柱上；不同的繞組在多層PCB板的各層上交錯(cuò)排列，通過(guò)過(guò)孔互聯(lián)；所述隔離磁芯柱屏蔽在繞組和外部電路之間。所述磁芯的兩個(gè)底面為矩形，矩形四個(gè)角為圓倒角。所述繞組磁芯柱為圓柱體。隔離磁芯柱的截面為圓弧狀。所述原邊繞組和第一、第二、第三副邊繞組分別設(shè)置在多層PCB板不同的層上，每個(gè)繞組占用的PCB層數(shù)不止一層。所述磁芯通常放置在多層PCB板上靠邊的位置。
所述原邊繞組具有中心抽頭。不同的繞組線圈在多層PCB板的各層上循環(huán)的排列。本發(fā)明的有益效果在于(1)采用了多層的PCB上的導(dǎo)電金屬圖案作為原邊和副邊繞組，直接嵌入磁芯形成功率變壓器，大大縮小了變壓器的體積，減輕了變壓器重量。(2) 通過(guò)變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小了變壓器的漏感和寄生電容的影響，使變壓器能夠較好地傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在高頻下也能良好工作。(3)變壓器的繞組纏繞在靠里面的圓柱形磁芯柱上， 用圓弧環(huán)磁芯柱進(jìn)行隔離，減小了電磁干擾。


圖1為本發(fā)明的電路原理示意圖； 圖2為本發(fā)明的PCB板開(kāi)孔圖3為本發(fā)明的磁芯結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是印刷在PCB板上的繞組圖案。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。在本實(shí)例中，本發(fā)明應(yīng)用在了電源模塊的驅(qū)動(dòng)電路中。如圖1所示，變壓器電路包括原邊繞組1和第一、第二、第三副邊繞組2，3，4，原邊繞組1具有中心抽頭。如圖3所示，本發(fā)明采用的磁芯包括兩個(gè)底面7、繞組磁芯柱8、隔離磁芯柱9，所述繞組磁芯柱8和隔離磁芯柱9位于兩底面7之間與兩底面7垂直，兩底面7之間夾有多層 PCB板5，如圖2所示。磁芯的兩個(gè)底面7為矩形，矩形四個(gè)角為圓倒角。繞組磁芯柱8為圓柱體。隔離磁芯柱9的截面為圓弧狀。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式是在一塊多層的PCB板5上，打上與磁芯的兩個(gè)磁芯柱形狀吻合的兩個(gè)孔6，圍繞繞組磁芯柱8對(duì)應(yīng)的孔在PCB板5的各層上印制導(dǎo)電線圈的金屬圖案， 需要連接的地方通過(guò)過(guò)孔連接，將磁芯插入多層PCB板5上打的孔6，使PCB板5上各層的導(dǎo)電線圈通過(guò)閉合的磁芯耦合起來(lái)。圖4示意了繞組的圖案。繞組10是圍繞在繞組磁芯柱8上的線圈繞組。各繞組的線圈必須圍繞孔6中的圓形孔(即和繞組磁芯柱8對(duì)應(yīng)的孔)布置，通過(guò)過(guò)孔互聯(lián)，形成閉合的環(huán)路。繞組各層的繞組的大小形狀要大體相似。因?yàn)椴煌ㄟ^(guò)大電流，走線的寬度可以比較細(xì)。裝配好后，這些原邊和副邊的繞組都纏繞在繞組磁芯柱8上，不同的繞組在PCB板的各層上交錯(cuò)排列，即某一層屬于某種性質(zhì)的繞組線圈，下一層必屬于另外一種。最好是各種繞組線圈循環(huán)地排列。本發(fā)明通常在PCB板的靠邊位置放置，PCB板電路布置在隔離磁芯柱9外側(cè)，即隔離磁芯柱9面向PCB板電路，將變壓器繞組10變壓器外部的電路屏蔽。本發(fā)明采用了如上所述的磁芯嵌入板中來(lái)實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)檫@樣體積較小，而且方便將變壓器和外部的電路隔離開(kāi)來(lái)，減小對(duì)外面產(chǎn)生的產(chǎn)生電磁干擾影響，使外部的電路能正常工作，產(chǎn)生正確的信號(hào)。磁芯可以使用錳鋅鐵氧體制造，也可以根據(jù)磁導(dǎo)率、飽和磁通密度等指標(biāo)的具體要求由其他材料制造。磁芯的粘和處可以留有一定的氣隙?？梢愿鶕?jù)電路所需的變壓器原邊和副邊電感值，決定粘合的緊密程度。磁芯的形狀參看圖3。本發(fā)明中使用的PCB板是多層的PCB板，具體層數(shù)由需要決定。層與層的間距較小時(shí)，漏感較小但寄生電容較大，絕緣性也差；層與層的間距較大時(shí)，絕緣性好，寄生電容小而漏感卻較大，因此必須較好地選定層間距(比如lOOum)。PCB板的形狀參看圖2。為了減小干擾和寄生效應(yīng)，各種性質(zhì)不同的繞組通常交錯(cuò)排列，以保證同性質(zhì)的繞組相隔的距離較遠(yuǎn)。例如在本實(shí)例中，原邊繞組1位于第一、第二、第六、第七、第十一、第十二層，第一層到第二層的過(guò)孔是中心抽頭，第一層、第六層和第十一層的繞行方向和其他相反；第一副邊繞組2位于第三、第十層；第二副邊繞組3位于第四、第九層；第三副邊繞組 4位于第五、第八層。平面變壓器的匝數(shù)比通過(guò)設(shè)定原邊和副邊的線圈匝數(shù)來(lái)設(shè)定。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，本實(shí)例中的平面變壓器在占用的面積和高度很小，寄生效應(yīng)和干擾小，能在很高頻率下準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞信號(hào)，并減小了電磁干擾的影響。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，包括磁芯和繞組(10)，其特征是所述磁芯包括兩個(gè)底面(7)、繞組磁芯柱(8)、隔離磁芯柱(9)，所述繞組磁芯柱(8)和隔離磁芯柱(9)位于兩底面(7)之間與兩底面(7)垂直，兩底面(7)之間夾有多層PCB板(5)，繞組磁芯柱(8)和隔離磁芯柱(9)分別穿過(guò)多層PCB板(5)上的通孔(6)；所述繞組(10)為印制在多層PCB 板(5)上的線圈，繞組(10)包括原邊繞組(1)、第一、第二、第三副邊繞組(2，3，4)，原邊繞組 (1)和第一、第二、第三副邊繞組(2，3，4)都環(huán)繞在繞組磁芯柱(8)上；不同的繞組在多層 PCB板(5)的各層上交錯(cuò)排列，通過(guò)過(guò)孔互聯(lián)；所述隔離磁芯柱(9)屏蔽在繞組(10)和外部電路之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述磁芯的兩個(gè)底面(7) 為矩形，矩形四個(gè)角為圓倒角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述繞組磁芯柱(8)為圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述隔離磁芯柱(9)的截面為圓弧狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述原邊繞組(1)和第一、 第二、第三副邊繞組(2，3，4)分別設(shè)置在多層PCB板(5)不同的層上，每個(gè)繞組占用的PCB層數(shù)不止一層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述磁芯放置在多層PCB 板(5)上靠邊的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是所述原邊繞組(1)具有中心抽頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其特征是不同的繞組線圈在多層 PCB板(5)的各層上循環(huán)的排列。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源中的平面變壓器，其包括磁芯和繞組，所述磁芯包括兩個(gè)底面、繞組磁芯柱、隔離磁芯柱，所述繞組磁芯柱和隔離磁芯柱位于兩底面之間與兩底面垂直，兩底面之間夾有多層PCB板，繞組磁芯柱和隔離磁芯柱分別穿過(guò)多層PCB板上的通孔；所述繞組為印制在多層PCB板上的線圈，繞組包括原邊繞組、副邊繞組，原邊繞組和副邊繞組都環(huán)繞在繞組磁芯柱上；不同的繞組在多層PCB板的各層上交錯(cuò)排列，通過(guò)過(guò)孔互聯(lián)；所述隔離磁芯柱屏蔽在繞組和外部電路之間。其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明在占用的面積和高度很小，寄生效應(yīng)和干擾小，能在很高頻率下準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞信號(hào)，并減小了電磁干擾的影響。
文檔編號(hào)H01F27/28GK102360853SQ20111017450
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月25日
發(fā)明者何穎, 劉洪濤, 張又丹, 易峰, 郭海平 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所