CN109065337A - 印刷电路板式平板变压器 - Google Patents

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CN109065337A CN201810760010.3A CN201810760010A CN109065337A CN 109065337 A CN109065337 A CN 109065337A CN 201810760010 A CN201810760010 A CN 201810760010A CN 109065337 A CN109065337 A CN 109065337A
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康武闯
陈益芳
梁惠婷
李金辉
王智会
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China Zhenhua Group Science and Technology Co Ltd
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Shenzhen Zhenhua Ferrite and Ceramic Electronics Co Ltd
China Zhenhua Group Science and Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种印刷电路板式平板变压器，包括磁芯、初级绕组和次级绕组，初级绕组包括多层第一印刷电路板，各第一印刷电路板包括第一圆环板和第一连接板；次级绕组包括多层第二印刷电路板，各第二印刷电路板包括第二圆环板和第二连接板；第一圆环板的中心孔与第二圆环板的中心孔配合形成通孔；磁芯具有磁柱和磁框；第一连接板和第二连接板分别位于通孔的两侧。本发明第一印刷电路板通过设置第一圆环板和第一连接板，第二印刷电路板通过设置第二圆环板和第二连接板，第一圆环板与第二圆环板中心形成通孔，第一连接板和第二连接板分别位于通孔的两侧，则第一连接板和第二连接板分别伸出磁芯的两侧，以方便区分、组装与使用。

Description

印刷电路板式平板变压器
技术领域
本发明属于变压器领域，更具体地说，是涉及一种印刷电路板式平板变压器。
背景技术
平板变压器具有高电流密度，高效率，低漏感，体积小等特点；因而得到广泛应用。平板变压器可分为印刷电路(PCB)型，厚膜型、薄膜型、亚微米型4种；PCB型平板变压器(即印刷电路板式平板变压器)，是采用印刷电路板制造工艺，在多层板上形成螺旋式线圈，适合于制造性能比较稳定的中小功率的变压器。当前PCB型印刷电路板式平板变压器一般是将初级绕组PCB与次级绕组PCB制作为相同的尺寸，再层叠设置。这种结构在组装与使用时，难以区分正反，组装与使用不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印刷电路板式平板变压器，以解决现有技术中存在的印刷电路板式平板变压器组装与使用不方便的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种印刷电路板式平板变压器，包括磁芯、初级绕组和次级绕组，所述初级绕组包括层叠设置的多层第一印刷电路板，各所述第一印刷电路板包括第一圆环板和由所述第一圆环板的一侧延伸出的第一连接板，所述第一圆环板上设有线圈，且所述线圈的两端延伸至所述第一连接板上，多层所述第一印刷电路板的线圈串联；所述次级绕组包括层叠设置的多层第二印刷电路板，各所述第二印刷电路板包括第二圆环板和由所述第二圆环板的二侧延伸出的第二连接板，所述第二圆环板上设有线圈，且所述线圈的两端延伸至所述第二连接板上，各所述次级绕组的多层所述第二印刷电路板的线圈串联；所述第一圆环板的中心孔与所述第二圆环板的中心孔配合形成通孔；所述磁芯具有配合***所述通孔中的磁柱和环绕所述初级绕组与所述次级绕组的磁框，所述磁柱设于所述磁框中，所述磁柱的两端分别与所述磁框的相对两边相连；所述第一连接板和所述第二连接板分别位于所述通孔的两侧。
进一步地，所述次级绕组为并联的两套，两套所述次级绕组分别设于所述初级绕组的两面。
进一步地，所述磁柱的直径大于或等于各所述线圈宽度的四倍。
进一步地，各所述线圈的宽度为5.5mm。
进一步地，各所述线圈的横截面面积范围为1.0mm2～1.2mm2。
进一步地，各所述第一连接板上设有串联相邻两个所述第一印刷电路板中线圈的第一焊盘。
进一步地，各所述第一连接板上至少两个第一开孔，所述初级绕组还包括分别穿过各所述第一开孔并与相应所述第一连接板固定相连的第一引脚，所述初级绕组的各线圈串联形成绕组的两端分别与两个所述第一引脚电性相连。
进一步地，所述第二连接板上设有七个第二焊盘；相邻两个所述第二印刷电路板中线圈经对应所述第二焊盘串联，七个所述第二焊盘设置呈一列，相邻两个第二焊盘间隔设置。
进一步地，各所述第二印刷电路板上于各所述第二焊盘中开设有第二开孔，所述印刷电路板式平板变压器还包括分别穿过各所述第二开孔并与相应所述第二焊盘焊接相连的七根插针，各所述插针穿过两套所述次级绕组的各相应第二开孔。
进一步地，所述第二连接板端部的两角处及中部对应的三根所述插针伸出层叠设置的多层所述第二印刷电路板形成整体的一面并形成第二引脚。
本发明提供的印刷电路板式平板变压器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明初级绕组的第一印刷电路板通过设置第一圆环板和第一连接板，次级绕组的第二印刷电路板通过设置第二圆环板和第二连接板，第一圆环板与第二圆环板层叠后，其中心形成通孔，以将磁芯的磁柱***通孔；而第一连接板和第二连接板分别位于通孔的两侧，则第一连接板和第二连接板可以分别伸出磁芯的两侧，以方便使用，且方便区分与组装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的印刷电路板式平板变压器的俯视结构示意图；
图2为图1的印刷电路板式平板变压器的左视结构示意图；
图3为图1的印刷电路板式平板变压器的后视结构示意图；
图4为图1的印刷电路板式平板变压器的正视结构示意图；
图5为图1的印刷电路板式平板变压器中初级绕组与次级绕组的立体结构示意图一；
图6为图1的印刷电路板式平板变压器中初级绕组与次级绕组的立体结构示意图二。
其中，图中各附图主要标记：
10-磁芯；11-磁框；12-磁柱；15-绝缘胶带；20-初级绕组；21-第一印刷电路板；211-第一圆环板；212-第一连接板；2121-第一焊盘；22-第一引脚；30-次级绕组；31-第二印刷电路板；311-第二圆环板；312-第二连接板；3121-第二焊盘；32-插针；33-第二引脚；40-线圈；41-绝缘层；45-通孔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的印刷电路板式平板变压器进行说明。所述印刷电路板式平板变压器，包括磁芯10、初级绕组20(即原边绕组)和次级绕组30(即副边绕组)，初级绕组20和次级绕组30安装在磁芯10上。
初级绕组20包括多层第一印刷电路板21，多层第一印刷电路板21层叠设置，各第一印刷电路板21包括第一圆环板211和第一连接板212，第一连接板212由第一圆环板211的一侧延伸出，第一圆环板211上设有线圈40，且线圈40的两端延伸至第一连接板212上，多层第一印刷电路板21的线圈40串联。将各第一印刷电路板21设置第一圆环板211，则对应线圈40设置在第一圆环板211上，并且线圈40呈圆环形设置，则可以减少线圈40上的棱角，从而当电流通过时，会减小损失，提高电流密度，增加功率，减小产生的热量。
次级绕组30包括多层第二印刷电路板31，多层第二印刷电路板31层叠设置，各第二印刷电路板31包括第二圆环板311和由第二圆环板311的二侧延伸出的第二连接板312，第二圆环板311上设有线圈40，且线圈40的两端延伸至第二连接板312上，次级绕组30的多层第二印刷电路板31的线圈40串联。将各第二印刷电路板31设置第二圆环板311，则对应线圈40设置在第二圆环板311上，并且线圈40呈圆环形设置，则可以减少线圈40上的棱角，从而当电流通过时，会减小损失，提高电流密度，增加功率，减小产生的热量。
当次级绕组30安装在初级绕组20上时，多层第一印刷电路板21的第一圆环板211与第二印刷电路板31的第二圆环板311层叠，其中心配合形成通孔45，即第一圆环板211的中心孔与第二圆环板311的中心孔配合形成通孔45
磁芯10具有磁柱12和磁框11；磁框11环绕初级绕组20与次级绕组30，磁柱12设于磁框11中，磁柱12的两端分别与磁框11的相对两边相连。
磁柱12配合***通孔45中，以将初级绕组20与次级绕组30绕制于磁芯10上。进一步地，磁柱12的直径与通孔45的内径相匹配，则可以将磁柱12设置相对较大，以便磁柱12可以更好的进行导热，并传导到磁框11上，提高散热效率。
本发明提供的印刷电路板式平板变压器，与现有技术相比，本发明初级绕组20的第一印刷电路板21通过设置第一圆环板211和第一连接板212，次级绕组30的第二印刷电路板31通过设置第二圆环板311和第二连接板312，第一圆环板211与第二圆环板311层叠后，其中心形成通孔45，以将磁芯10的磁柱12***通孔45；而第一连接板212和第二连接板312分别位于通孔45的两侧，则第一连接板212和第二连接板312可以分别伸出磁芯10的两侧，以方便使用，且方便区分与组装。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，次级绕组30为并联的两套，两套次级绕组30分别设于初级绕组20的两面；以便在初级绕组20产生的感应磁场可以更好的进入次级绕组30，提高效率，减小损失。
进一步地，请一并参阅图1至图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，磁柱12的直径大于或等于各线圈40宽度的四倍，从而在各第一印刷电路板21及各第二印刷电路板31的线圈40工作产生的热量，一方面可以散出，并且可以从磁柱12导出，同时磁柱12中产生的热量，也可以更好的被导出，使散热效率得到较大的提升，从而可以更好的提高线圈40的电流密度，提高该印刷电路板式平板变压器的功率。
将磁芯10的磁柱12与通孔45相匹配，并使磁柱12的直径设置大于或等于各线圈40宽度的四倍，以更好的导磁，提高效率，减少产生的热量，同时可以通过磁柱12进行散热，并传导至磁框11散热，提高散热效率，以便在提高功率的同时，可以减小体积。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各线圈40的宽度为5.5mm。将各线圈40的宽度设置为5.5mm，可以提高其散热性能和通过电流的密度。相应地，磁柱12的直径大于或等于22mm。
进一步地，各第一印刷电路板21中的线圈40由铜箔制作。各第二印刷电路板31中的线圈40由铜箔制作。
进一步地，两套次级绕组30可以对称设置在初级绕组20的两面，以方便设置与组装。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各线圈40的横截面面积范围为1.0mm2～1.2mm2，以便线圈40中可以通过较大的电流，提高该印刷电路板式平板变压器的功率，保证该印刷电路板式平板变压器电流范围在30A～35A特性稳定。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各第一连接板212上设有第一焊盘2121，以使相邻两个第一印刷电路板21中线圈40可以通过第一焊盘2121串联，以方便将相邻两个第一印刷电路板21中线圈40串联，同时也方便连接外部电路，方便使用。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各第一连接板212上至少两个第一开孔，初级绕组20还包括分别穿过各第一开孔并与相应第一连接板212固定相连的第一引脚22，初级绕组20的各线圈40串联形成绕组的两端分别与两个第一引脚22电性相连。设置第一引脚22，以方便连接外部电路。当然，在其它一些实施例中，可以通过第一焊盘2121焊接引出引线。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各第一圆环板211上的线圈40的宽度小于该第一圆环板211的宽度，且线圈40横截面的四侧分别设有绝缘层，同样，第一连接板212上于线圈40横截面的四侧分别设有绝缘层，即可以保护线圈40，又可以防止短路。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，第二连接板312上设有七个第二焊盘3121；相邻两个第二印刷电路板31中线圈40经对应第二焊盘3121串联。该结构可以方便将相邻两个印刷电路板中线圈40串联，同时也方便连接外部电路，方便使用。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各第二圆环板311上的线圈40的宽度小于该第二圆环板311的宽度，且线圈40横截面的四侧分别设有绝缘层41，同样，第二连接板312上于线圈40横截面的四侧分别设有绝缘层41，即可以保护线圈40，又可以防止短路。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，七个第二焊盘3121设置呈一列，相邻两个第二焊盘3121间隔设置。该结构方便设计与布局，同时也方便连接外部电路。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，各第二印刷电路板31上于各第二焊盘3121中开设有第二开孔，初级绕组20还包括分别穿过各第二开孔并与相应第二焊盘3121焊接相连的七根插针32。使用插针32与各第二印刷电路板31上的第二焊盘3121焊接相连，则可以将各层叠对应位置上的第二焊盘3121焊接相连，如在制作线圈40时，可以将各第二印刷电路板31的线圈40的两端分别与不同的第二焊盘3121相连，进而将各套次级绕组30的多层第二印刷电路板31的线圈40串联。并且各插针32穿过两套次级绕组30的各相应第二开孔，以将两套次级绕组30并联，连接方便、稳固。
进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，第二连接板312端部的两角处及中部对应的三根插针32伸出层叠设置的多层第二印刷电路板31形成整体的一面并形成第二引脚33。以方便连接外部电路。当然，在其它一些实施例中，可以通过第二焊盘3121焊接引出引线。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，磁芯10包括相互扣合设置的两个半磁体(图中未标出)，各半磁体包括U型架和设于U型架中的磁导柱，两个磁导柱配合形成磁柱12，两个U型架配合形成磁框11。使用两个半磁体组合形成磁芯10，而各半磁体的磁导柱配合形成磁柱12，而两个U型架配合形成磁框11，组装方便，同时也方便安装在初级绕组20和次级绕组30上。
进一步地，两个半磁体点胶固定，以方便将两个半磁体固定连接。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，初级绕组20和次级绕组30上形成的通孔45的内壁与磁柱12点胶固定，固定方便、稳定。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，第一印刷电路板21的数量范围为6-12个，各套次级绕组30的第二印刷电路板31的数量范围为5-10个。优先地，第一印刷电路板21的数量为6个，而各套次级绕组30的第二印刷电路板31的数量为5个。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，初级绕组20的线圈40数量与各套次级绕组30的线圈40数量之比为1.2：1，以保证该印刷电路板式平板变压器具有良好的可靠性与稳定性，同时具有较大的功率与较高效率，较小的损失。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，印刷电路板式平板变压器还包括缠绕于磁框11上并固定连接两个半磁体的绝缘胶带15。设置绝缘胶带15缠绕于磁框11上，可以方便将两个半磁体固定相连。
进一步地，各第一引脚22与第一焊盘2121的焊接可以采用Sn10Pb焊料，焊料的固熔点在268度，液熔点在301度，以保证回流焊(最高温度245度)时焊点的可靠性，进而实现印刷电路板式平板变压器良好的可靠性。
进一步地，各插针32与第二焊盘3121的焊接可以采用Sn10Pb焊料，焊料的固熔点在268度，液熔点在301度，以保证回流焊(最高温度245度)时焊点的可靠性，进而实现印刷电路板式平板变压器良好的可靠性。
第一印刷电路板21入第二印刷电路板31的制作工艺如下：
设置基板，在基板上制作菲林，再进行钻孔，然后进行磨板；磨板之后，对钻孔进行孔处理，再进行表面处理，之后再次进行磨板处理；然后进行压膜，再进行曝光，之后显影，然后进行表面处理，再进行图形处理；图形处理后，进行退膜，然后进行线路制作，再分层处理，之后进行磨板，再进行依次棕化，叠片，层压过程，之后再去毛刺，然后再依次进行钻孔，磨板，孔处理，表面处理，磨板，压膜，曝光，显影，表面处理，图形处理，退膜，线路制作，分层处理，磨板，焊盘处理和绕组成型。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，第一连接板212的端面到第二连接板312的端面之间的距离H2形成该印刷电路板式平板变压器的长度；本实施例中，第一连接板212的端面到第二连接板312的端面之间的距离H2为38.5mm；磁框11的高度H3形成该印刷电路板式平板变压器的高度，磁框11的高度H3为32mm；磁框11的长度H1形成该印刷电路板式平板变压器的宽度，磁框11的长度H1为21.5mm；使得该印刷电路板式平板变压器的功率可以达到1500W，功率大，体积小。进一步地，第二连接板312的宽度与磁框11的长度相等。
进一步地，请一并参阅图1至图5，作为本发明提供的印刷电路板式平板变压器的一种具体实施方式，初级绕组20上的两个第一引脚22分别形成4、5两个端子，次级绕组30上的三个第二引脚33分别形成1、2、3三个端子。
本实施例中，制作的印刷电路板式平板变压器的电参数可以达到如下表的参数：
印刷电路板式平板变压器电参数
上表中，4-5表示测试端为两个第一引脚22，即4、5端子；1-2表示测试端为1、2端子；2-3表示测试端为2、3端子；N(4-5)表示4、5端子间的绕组线圈40匝数，即初级绕组20的线圈40匝数；N(1-3)表示1、2、3端子间的绕组线圈40匝数，即次级绕组30的线圈40匝数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.印刷电路板式平板变压器，包括磁芯、初级绕组和次级绕组，其特征在于：所述初级绕组包括层叠设置的多层第一印刷电路板，各所述第一印刷电路板包括第一圆环板和由所述第一圆环板的一侧延伸出的第一连接板，所述第一圆环板上设有线圈，且所述线圈的两端延伸至所述第一连接板上，多层所述第一印刷电路板的线圈串联；所述次级绕组包括层叠设置的多层第二印刷电路板，各所述第二印刷电路板包括第二圆环板和由所述第二圆环板的二侧延伸出的第二连接板，所述第二圆环板上设有线圈，且所述线圈的两端延伸至所述第二连接板上，各所述次级绕组的多层所述第二印刷电路板的线圈串联；所述第一圆环板的中心孔与所述第二圆环板的中心孔配合形成通孔；所述磁芯具有配合***所述通孔中的磁柱和环绕所述初级绕组与所述次级绕组的磁框，所述磁柱设于所述磁框中，所述磁柱的两端分别与所述磁框的相对两边相连；所述第一连接板和所述第二连接板分别位于所述通孔的两侧。
2.如权利要求1所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：所述次级绕组为并联的两套，两套所述次级绕组分别设于所述初级绕组的两面。
3.如权利要求1所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：所述磁柱的直径大于或等于各所述线圈宽度的四倍。
4.如权利要求1所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：各所述线圈的宽度为5.5mm。
5.如权利要求4所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：各所述线圈的横截面面积范围为1.0mm2～1.2mm2。
6.如权利要求1-5任一项所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：各所述第一连接板上设有串联相邻两个所述第一印刷电路板中线圈的第一焊盘。
7.如权利要求6所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：各所述第一连接板上至少两个第一开孔，所述初级绕组还包括分别穿过各所述第一开孔并与相应所述第一连接板固定相连的第一引脚，所述初级绕组的各线圈串联形成绕组的两端分别与两个所述第一引脚电性相连。
8.如权利要求1-5任一项所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：所述第二连接板上设有七个第二焊盘；相邻两个所述第二印刷电路板中线圈经对应所述第二焊盘串联，七个所述第二焊盘设置呈一列，相邻两个第二焊盘间隔设置。
9.如权利要求8所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：各所述第二印刷电路板上于各所述第二焊盘中开设有第二开孔，所述印刷电路板式平板变压器还包括分别穿过各所述第二开孔并与相应所述第二焊盘焊接相连的七根插针，各所述插针穿过两套所述次级绕组的各相应第二开孔。
10.如权利要求9所述的印刷电路板式平板变压器，其特征在于：所述第二连接板端部的两角处及中部对应的三根所述插针伸出层叠设置的多层所述第二印刷电路板形成整体的一面并形成第二引脚。
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