CN212724963U - 平板变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平板变压器，属于变压器技术领域，提供一种绕组间耦合好、漏感小以及功率密度大的平板变压器，包括PCB板和磁芯，磁芯安装于PCB板上，所述PCB板包括若干层层叠设置的绕线层，每层绕线层上分布有绕磁芯设置的绕线，所述绕线层从下至上包括至少十层，分别是：第一初级绕组层、第二初级绕组层、第一次级绕组层、第二次级绕组层、第一辅助供电绕组层、第二辅助供电绕组层、第三次级绕组层、第四次级绕组层、第三初级绕组层和第四初级绕组层。本实用新型利用PCB板的铜箔印制板技术，实现了多个绕组的线包集成在一个多层的PCB板上，实现了绕组间耦合好、漏感小、功率密度大等优点。

Description

平板变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种平板变压器。

背景技术

随着电源技术的发展，小体积、高效率、高功率密度已成为开关电源永恒的追求目标和未来的发展方向。标准化元件如各种电阻、电容、半导体元件随着工艺制造水平的提高，已完全可以满足电源的各种要求。但非标件如电感、变压器类等产品作为开关电源中的核心部件，多年来一直停留在绕线式结构上，如何使用新技术来设计新的变压器的以减少PCB的占用空间和产品高度，已成为当前变压器设计师和电源开发者亟待解决的问题。

传统的绕线式结构变压器使用了漆包线、三层绝缘线、丝包线等，通过绕制在一个骨架上构成变压器线包，与铁氧体磁组合在一起构成一个完整的变压器成品，这种变压器体积大、高度高、功率密度低，且生产成本高，产品一致性差，初级绕组和次级绕组耦合性差，漏感大；已不能满足高端电源对变压器的使用要求；正在逐步被新的PCB变压器所替代。

相比传统的绕线式绕组技术，现有的铜箔印制板技术，可以实现多个绕组的线包集成在一个多层的PCB板上，这种平板变压器具有绕组间耦合好、漏感小、功率密度大等优点。同时也切合了变压器薄型化、高频化的发展方向，在节约生产成本的同时，缩短了产品的开发周期，保证了产品的一致性，必将广泛的应用在各种开关电源中。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种绕组间耦合好、漏感小以及功率密度大的平板变压器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：平板变压器，包括PCB板和磁芯，磁芯安装于PCB板上，所述PCB板包括若干层层叠设置的绕线层，每层绕线层上分布有绕磁芯设置的绕线，所述绕线层从下至上包括至少十层，分别是：第一初级绕组层、第二初级绕组层、第一次级绕组层、第二次级绕组层、第一辅助供电绕组层、第二辅助供电绕组层、第三次级绕组层、第四次级绕组层、第三初级绕组层和第四初级绕组层；第一初级绕组层、第二初级绕组层、第三初级绕组层和第四初级绕组层上的绕线通过相应的初级连接对孔依次串联连接组成初级绕组，在PCB板上设置有分别与初级绕组的两端连通的第一初级绕组连接脚和第二初级绕组连接脚；第一次级绕组层和第二次级绕组层上的绕线通过相应的第一次级连接对孔串联连接组成第一次级绕组，第三次级绕组层和第四次级绕组层上的绕线通过相应的第二次级连接对孔串联连接组成第二次级绕组，第一次级绕组与第二次级绕组并联组成总次级绕组，在PCB板上设置有分别与总次级绕组的两端连通的第一次级绕组连接脚和第二次级绕组连接脚；第一辅助供电绕组层和第二辅助供电绕组层上的绕线通过相应的辅助连接对孔串联连接组成辅助供电绕组，在PCB板上设置有分别与辅助供电绕组的两端连通的第一辅助供电绕组连接脚和第二辅助供电绕组连接脚。

进一步的是：第一初级绕组层和第三初级绕组层的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；第二初级绕组层和第四初级绕组层的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线。

进一步的是：第一次级绕组层和第三次级绕组层的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；第二次级绕组层和第四次级绕组层的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线。

进一步的是：第一辅助供电绕组层和第二辅助供电绕组层中其中一层的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线，另一层的绕线为直接连通辅助连接对孔与对应的辅助供电绕组连接脚。

进一步的是：磁芯包括上部磁芯和下部磁芯，上部磁芯和下部磁芯分别包括中部导体和两侧的侧部导体，上部磁芯和下部磁芯对扣安装于PCB板上以形成闭合磁路，在PCB板各绕线层的中部设置有供上部磁芯和下部磁芯的中部导体穿过并连接的通孔，上部磁芯和下部磁芯的两侧的侧部导体分别从PCB板的相应侧***穿过并连接；每层绕线层上的绕线绕中部导体设置。

进一步的是：上部磁芯和下部磁芯为ED型铁氧体磁芯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用PCB板的铜箔印制板技术，实现了多个绕组的线包集成在一个多层的PCB板上，实现了绕组间耦合好、漏感小、功率密度大等优点。同时也切合了变压器薄型化、高频化的发展方向，在节约生产成本的同时，缩短了产品的开发周期，保证了产品的一致性，能被广泛的应用在各种开关电源中。同时，本实用新型中结合多层绕线层的相应串联、并联以及相应的层叠布置结构，进一步提高了初级绕组和次级绕组可设置的层数以及走线圈数，保证了相应走线的线宽可承受流过的电流，保证了变压器的安全性和有效性；同时能更好的实现绕组间耦合好、漏感小以及功率密度大的优点。

附图说明

图1为本实用新型所述的平板变压器的俯视图；

图2为图1中A-A截面的剖视图；

图3至图12分别为第一层至第十层绕线层对应的走线示意图；

图中标记为：PCB板1、磁芯2、初级连接对孔3、第一初级绕组连接脚4、第二初级绕组连接脚5、第一次级连接对孔6、第二次级连接对孔7、第一次级绕组连接脚8、第二次级绕组连接脚9、辅助连接对孔10、第一初级绕组层11、第二初级绕组层12、第一次级绕组层13、第二次级绕组层14、第一辅助供电绕组层15、第二辅助供电绕组层16、第三次级绕组层17、第四次级绕组层18、第三初级绕组层19、第四初级绕组层20、第一辅助供电绕组连接脚21、第二辅助供电绕组连接脚22、上部磁芯23、下部磁芯24、中部导体25、侧部导体26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

需要说明，若本实用新型中有涉及方向性指示用于，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本实用新型所述的平板变压器，包括PCB板1和磁芯2，磁芯2安装于PCB板1上，所述PCB板1包括若干层层叠设置的绕线层，每层绕线层上分布有绕磁芯设置的绕线，所述绕线层从下至上包括至少十层，分别是：第一初级绕组层11、第二初级绕组层12、第一次级绕组层13、第二次级绕组层14、第一辅助供电绕组层15、第二辅助供电绕组层16、第三次级绕组层17、第四次级绕组层18、第三初级绕组层19和第四初级绕组层20；第一初级绕组层11、第二初级绕组层12、第三初级绕组层19和第四初级绕组层20上的绕线通过相应的初级连接对孔3依次串联连接组成初级绕组，在PCB板1上设置有分别与初级绕组的两端连通的第一初级绕组连接脚4和第二初级绕组连接脚5；第一次级绕组层13和第二次级绕组层14上的绕线通过相应的第一次级连接对孔6串联连接组成第一次级绕组，第三次级绕组层17和第四次级绕组层18上的绕线通过相应的第二次级连接对孔7串联连接组成第二次级绕组，第一次级绕组与第二次级绕组并联组成总次级绕组，在PCB板1上设置有分别与总次级绕组的两端连通的第一次级绕组连接脚8和第二次级绕组连接脚9；第一辅助供电绕组层15和第二辅助供电绕组层16上的绕线通过相应的辅助连接对孔10串联连接组成辅助供电绕组，在PCB板1上设置有分别与辅助供电绕组的两端连通的第一辅助供电绕组连接脚21和第二辅助供电绕组连接脚22。

其中，绕线为设置于相应绕线层上的铜箔走线，以形成变压器的相应初级绕组和次级绕组。具体的，各层绕线的走线可参照附图3至附图12所示的各层绕线层对应的走线设置，并且本领域技术人员可根据实际变压器的功率、变压器输入输出参数等进行合理的设置各层的走线圈数、走线宽度等参数。当然，不失一般性，由于每层绕线层为单层设置，因此其绕线方式为在同一层平面内的螺旋走线。

其中，第一初级绕组层11、第二初级绕组层12、第三初级绕组层19和第四初级绕组层20上的绕线通过相应的初级连接对孔3依次串联连接组成初级绕组；即初级绕线组实际对应各初级绕组层内的绕线的串联连接，这样可使得初级绕线组的总缠绕圈数较大，以作为变压器大电压、小电流的连接端。如附图所示，具体设置相应的第一初级绕组层11和第三初级绕组层19的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；同时设置第二初级绕组层12和第四初级绕组层20的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线；并在各层初级绕线层内的绕线圈数可根据情况进行合理设置，如附图中所示的设置其每层的绕线圈数为4.5圈，这样各层通过相应的初级连接对孔3进行串联连接后将形成总圈数为18圈的初级绕组。

另外，第一次级绕组层13和第二次级绕组层14上的绕线通过相应的第一次级连接对孔6串联连接组成第一次级绕组，第三次级绕组层17和第四次级绕组层18上的绕线通过相应的第二次级连接对孔7串联连接组成第二次级绕组，第一次级绕组与第二次级绕组并联组成总次级绕组；这样可使得总次级绕组的总圈数相对较少，相应的走线的宽度可更大，进而作为小电压、大电流的连接端。如附图所示，第一次级绕组层13和第三次级绕组层17的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；第二次级绕组层14和第四次级绕组层18的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线。并在各层次级绕线层内的绕线圈数可根据情况进行合理设置，如附图中所示的设置其每层的绕线圈数为1.5圈，这样第一次级绕组和第二次级绕组将分别形成总圈数为3圈的绕组，并通过并联后组成最终的总次级绕组。

另外，本实用新型中还设置有第一辅助供电绕组层15和第二辅助供电绕组层16，以形成相应的辅助供电绕组，辅助供电绕组为用于辅助供电，如开关电源中为开关电源的相应电器件供电用。具体的，参照附图所示，由于辅助供电的功率通常较低，因此第一辅助供电绕组层15和第二辅助供电绕组层16中可设置其中一层的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线，另一层的绕线为直接连通辅助连接对孔10与对应的辅助供电绕组连接脚。

另外，磁芯2为用于形成相应的闭合磁路，磁芯2的具体结构可参照附图1和附图2中所示，磁芯2包括上部磁芯23和下部磁芯24，上部磁芯23和下部磁芯24分别包括中部导体25和两侧的侧部导体26，上部磁芯23和下部磁芯24对扣安装于PCB板1上以形成闭合磁路，在PCB板1各绕线层的中部设置有供上部磁芯23和下部磁芯24的中部导体25穿过并连接的通孔，上部磁芯23和下部磁芯24的两侧的侧部导体26分别从PCB板1的相应侧***穿过并连接；每层绕线层上的绕线绕中部导体25设置。

更为具体的，本实用新型中可具体优选设置上部磁芯23和下部磁芯24为ED型铁氧体磁芯。

Claims (6)

1.平板变压器，包括PCB板(1)和磁芯(2)，磁芯(2)安装于PCB板(1)上，所述PCB板(1)包括若干层层叠设置的绕线层，每层绕线层上分布有绕磁芯设置的绕线，其特征在于：所述绕线层从下至上包括至少十层，分别是：第一初级绕组层(11)、第二初级绕组层(12)、第一次级绕组层(13)、第二次级绕组层(14)、第一辅助供电绕组层(15)、第二辅助供电绕组层(16)、第三次级绕组层(17)、第四次级绕组层(18)、第三初级绕组层(19)和第四初级绕组层(20)；第一初级绕组层(11)、第二初级绕组层(12)、第三初级绕组层(19)和第四初级绕组层(20)上的绕线通过相应的初级连接对孔(3)依次串联连接组成初级绕组，在PCB板(1)上设置有分别与初级绕组的两端连通的第一初级绕组连接脚(4)和第二初级绕组连接脚(5)；第一次级绕组层(13)和第二次级绕组层(14)上的绕线通过相应的第一次级连接对孔(6)串联连接组成第一次级绕组，第三次级绕组层(17)和第四次级绕组层(18)上的绕线通过相应的第二次级连接对孔(7)串联连接组成第二次级绕组，第一次级绕组与第二次级绕组并联组成总次级绕组，在PCB板(1)上设置有分别与总次级绕组的两端连通的第一次级绕组连接脚(8)和第二次级绕组连接脚(9)；第一辅助供电绕组层(15)和第二辅助供电绕组层(16)上的绕线通过相应的辅助连接对孔(10)串联连接组成辅助供电绕组，在PCB板(1)上设置有分别与辅助供电绕组的两端连通的第一辅助供电绕组连接脚(21)和第二辅助供电绕组连接脚(22)。

2.如权利要求1所述的平板变压器，其特征在于：第一初级绕组层(11)和第三初级绕组层(19)的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；第二初级绕组层(12)和第四初级绕组层(20)的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线。

3.如权利要求1所述的平板变压器，其特征在于：第一次级绕组层(13)和第三次级绕组层(17)的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线；第二次级绕组层(14)和第四次级绕组层(18)的绕线为：从内圈至外圈顺时针缠绕走线。

4.如权利要求1所述的平板变压器，其特征在于：第一辅助供电绕组层(15)和第二辅助供电绕组层(16)中其中一层的绕线为：从外圈至内圈顺时针缠绕走线，另一层的绕线为直接连通辅助连接对孔(10)与对应的辅助供电绕组连接脚。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的平板变压器，其特征在于：磁芯(2)包括上部磁芯(23)和下部磁芯(24)，上部磁芯(23)和下部磁芯(24)分别包括中部导体(25)和两侧的侧部导体(26)，上部磁芯(23)和下部磁芯(24)对扣安装于PCB板(1)上以形成闭合磁路，在PCB板(1)各绕线层的中部设置有供上部磁芯(23)和下部磁芯(24)的中部导体(25)穿过并连接的通孔，上部磁芯(23)和下部磁芯(24)的两侧的侧部导体(26)分别从PCB板(1)的相应侧***穿过并连接；每层绕线层上的绕线绕中部导体(25)设置。

6.如权利要求5所述的平板变压器，其特征在于：上部磁芯(23)和下部磁芯(24)为ED型铁氧体磁芯。

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