DE3731286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen laminierten Transformator, ins­ besondere zum Einsatz in einem Hochfrequenzschwingkreis, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Im Stand der Technik sind laminierte Transformatoren oder Transformatoren mit Wicklungen bekannt, die als Bestandteil ei­ ner elektronischen Schaltung verwendet werden.

Transformatoren mit Wicklungen, welche als um einen Ferritkern angeordnete Primär- und Sekundärwicklungen ausgebildet sind, können jedoch nur schwer miniaturisiert werden. Dabei bereitet insbesondere der Anschluß der Wicklungen an die Anschlußelek­ troden Schwierigkeiten, so daß dieser Transformatorentyp für die Massenproduktion schlecht geeignet ist. Weiterhin kann die Anzahl der Windungen jeder Wicklung zur Einstellung des ge­ wünschten Induktivitätswertes nur ganzzahlig verändert werden, so daß die Einstellung des gewünschten Induktivitätswertes, insbesondere bei hohen Frequenzen, nur bedingt möglich ist.

Im Gegensatz dazu ist seit einiger Zeit der die Miniaturisie­ rung und die Herstellung in Chipform ermöglichende laminierte Transformator weit verbreitet.

Als der Erfindung am nächsten kommend zu betrachten ist dabei der in Fig. 5 dargestellte, bekannte laminierte Transformator, welcher in Form eines durchkontaktierten Systems ausgebildet ist. Der laminierte Transformator 30 weist dabei mehrere (in Fig. 5 sieben) Ferritplatten 31 bis 37 auf, welche in dieser Reihenfolge laminiert und so gebrannt werden, daß sie einen gesinterten Grundkörper bilden. Bis auf die Ferritplatte 37 weisen alle Ferritplatten an ihrer Oberfläche einen Leiterzug auf. Die Ferritplatten 32, 33, 35, 36 sind darüber hinaus mit einer durchkontaktierten Bohrung versehen. Der Aufbau des Grundkörpers ist wie folgt: Zunächst wird auf die Ferritplatte 31 ein sich mit einem Ende zu der Außenkante der Platte 31 erstreckender J-förmiger Leiterzug 31a aufgebracht. Auf der Ferritplatte 32 wird ein U-förmiger Leiterzug 32a aufgebracht, wobei in dem einen Ende eine durchkontaktierte Bohrung 32b vor­ gesehen ist. Auf der Ferritplatte 33 wird ein J-förmiger Lei­ terzug 33a aufgebracht, dessen eines Ende sich zu der Außen­ kante der Platte 33 erstreckt und in dessen anderem Ende eine durchkontaktierte Bohrung 33b durch die Platte 33 vorgesehen ist.

Auf der Ferritplatte 34 wird ein J-förmiger, sich mit einem Ende zu der Außenkante der Platte 34 erstreckender Leiterzug 34a aufgebracht. Auf der Ferritplatte 35 wird ein U-förmiger Leiterzug 35a aufgebracht, dessen eines Ende eine durchkontak­ tierte Bohrung 35b durch die Platte 35 aufweist. Auf der Fer­ ritplatte 36 wird ein J-förmiger Leiterzug 36a aufgebracht, dessen eines Ende sich zu der Außenkante der Platte 36 er­ streckt und in dessen anderem Ende eine durchkontaktierte Boh­ rung 36b vorgesehen ist. Auf der Ferritplatte 37 ist kein Lei­ terzug und keine durchkontaktierte Bohrung vorgesehen.

Die so ausgebildeten Ferritplatten 31 bis 37 werden in dieser Reihenfolge laminiert und gebrannt, so daß die Leiterzüge 31a, 32a über die durchkontaktierten Bohrung 32b elektrisch verbun­ den sind und die Leiterzüge 32a, 33a über die durchkontaktierte Bohrung 33b elektrisch verbunden sind. Zwischen dem einen Ende des Leiterzuges 31a und dem einen Ende des Leiterzuges 33a ist folglich eine Wicklung, z. B. die Primärwicklung ausgebildet. Die Leiterzüge 34a, 35a sind über die durchkontaktierte Bohrung 35b und die Leiterzüge 35a, 36a sind über die durchkontaktierte Bohrung 36b elektrisch verbunden. Zwischen dem einen Ende des Leiterzuges 34a und dem einen Ende des Leiterzuges 36a ist folglich eine Wicklung, z. B. die Sekundärwicklung ausgebildet.

Weiterhin sind beispielsweise in der DE-OS 29 52 441 und in der JP-OS 59-22 304 laminierte Transformatoren beschrieben, die sich als gedruckte Systeme klassifizieren lassen, da deren Herstel­ lung vorzugsweise durch Aufbringen von Strukturen aus magneti­ schen, isolierenden und elektrisch leitenden Materialien mit­ tels mehrerer Druckvorgänge erfolgt. Zum besseren Verständnis hierfür ist in Fig. 6 die Herstellung einer einzigen Induktivi­ tät in Form einer Spule dargestellt.

Dabei wird zunächst auf einer Ferritplatte 45 ein erster Lei­ terzug 46 von ungefähr einer halben Windung (Fig. 6a) aufge­ bracht. Als nächstes wird eine zweite Ferritschicht 47 auf den ersten Leiterzug so aufgedruckt, daß ein Ende des ersten Lei­ terzuges 46 (Fig. 6b) frei bleibt. Dann wird auf die zweite Ferritschicht 47 ein zweiter Leiterzug 48 von ungefähr einer halben Windung so aufgebracht, daß dieser mit dem einen Ende der ersten Leitungsbahn 46 (Fig. 6c) verbunden ist. Die Ferrit­ schichten und Leitungsbahnen werden in dieser Reihenfolge auf­ gebracht und vollständig gebrannt, so daß sie einen gesinterten Grundkörper bilden und eine Induktivität in Form einer Spule entsteht. Die Herstellung eines laminierten Transformators kann dabei in einfacher Weise durch das Übereinanderschichten zweier derartiger Induktivitäten von dem Sintervorgang erfolgen.

In dem laminierten Transformator 30 nach dem durchkontaktierten System sind die die Primärwicklung bildenden Leiterzüge 31a, 32a einander senkrecht gegenüber angeordnet, wobei die Ferrit­ platte 32 dazwischen liegt, und die Leiterzüge 32a, 33a mit der dazwischenliegenden Ferritplatte 33 ebenfalls einander senk­ recht gegenüber angeordnet sind. Entsprechend sind die die Sekundärwicklung bildenden Leiterzüge 34a, 35a einander senk­ recht gegenüber angeordnet, wobei die Ferritplatte 35 dazwi­ schenliegt und die Leiterzüge 35a, 36a mit der dazwischen lie­ genden Ferritplatte 36 genauso angeordnet sind. So entstehen zwischen den Leiterzügen 31a, 32a; 32a, 33a; 34a, 35a; 35a, 36a Kapazitäten, wodurch die zur Eigenresonanz führende Eigenka­ pazität zunimmt. Aus diesem Grund ist der so konstruierte lami­ nierte Transformator für die Verwendung in einem Hochfrequenz­ schwingkreis nicht geeignet. Wenn eine der durchkontaktierten Bohrungen 32b, 33b, 35b, 36b seine Lage gegenüber den jeweili­ gen Leiterzügen 31a, 32a, 34a, 35a während der Laminierung der Ferritplatten 31 bis 37 verändert, entsteht keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den betreffenden Leiterzügen, wodurch das Bauelement unbrauchbar ist.

Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird in der DE-OS 34 23 139 ein laminierter Transformator vorgeschlagen, dessen einzelne, eine Spule bildende spiralförmigen Leiterzüge in den verschie­ denen Schichten nicht galvanisch verbunden sind, sondern ein­ ander gegenüberliegende Leiterflächen aufweisen, welche die betreffenden Leiterzüge insbesondere bei höheren Frequenzen kapazitiv koppeln. Nachteilig dabei ist jedoch die starke Fre­ quenzabhänigkeit dieser kapazitiven Kopplungen.

Weiterhin wird bei dem laminierten Transformator nach dem ge­ druckten System, ähnlich wie bei dem Transformator nach dem durchkontaktierten System eine Kapazität zwischen den entspre­ chenden Leiterzügen gebildet, wobei der Mangel dieses laminier­ ten Transformators ebenfalls darin liegt, daß er für die Ver­ wendung in einem Hochfrequenzschwingkreis nicht geeignet ist.

Darüberhinaus ist bei dem laminierten Transformator nach dem durchkontaktierten System die Herstellung der durchkontaktier­ ten Bohrungen zeitaufwendig, während bei dem Transformator nach dem gedruckten System das Übereinanderlagern von Ferritschich­ ten und Leitungsbahnen viel Zeit in Anspruch nimmt. Die Her­ stellung von laminierten Transformatoren nach den beiden obigen Systemen ist also kompliziert und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trans­ formator zu schaffen, der für hohe Frequenzen geeignet ist, der einfach herzustellen ist, der eine hohe Betriebssicherheit aufweist und dessen charakteristische Eigenschaften durch die Variation der Anzahl der parallel geschalteten Primär- bzw. Sekundärleiterzüge sowie durch Änderung der Breite und des Ab­ stands zwischen den Leiterzügen an die Erfordernisse angepaßt werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruches 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeich­ nungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen lami­ nierten Transformators,

Fig. 2 eine perspektivische Sprengansicht des laminierten Transformators nach Fig. 1 der mit linearen Leiterzügen versehene Ferritplatten aufweist,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild des laminierten Transformators nach Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ferritplatte, auf welcher ein Leiterzug in der Form eines kreisförmigen Bo­ gens aufgebracht ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen la­ minierten Transformators nach dem durchkontaktierten System und

Fig. 6 eine Darstellung des Herstellungsvorganges eines la­ minierten Transformators nach dem System der gedruckten Schaltung.

Der erfindungsgemäße Transformator nach Fig. 1 und 2 weist einen laminierten Grundkörper 16 aus mehreren (in der Figur fünf) ge­ sinterten Ferritplatten 11 bis 15 sowie daran vorgesehenen Außenelektroden 17 bis 20 auf.

Die jeweiligen Ferritplatten 11 bis 15 sind rechteckig, gleich­ groß und weisen die folgenden Leiterzüge auf:
Ein als Teil der Primärwicklung verwendeter Leiterzug 11a ist im Mittelbereich der Ferritplatte 11 aufgebracht und mit den beiden Enden des Leiterzuges 11a verbundene Anschlußelektroden 11b, 11c sind an zwei Ecken der Platte 11 ausgeführt.

Im Mittelbereich der Ferritplatte 12 ist ein als Teil der Sekun­ därwicklung verwendeter geradliniger Leiterzug 12a aufgebracht und an zwei, den Anschlußelektroden 11b, 11c der Ferritplatte 11 gegenüberliegenden Ecken der Ferritplatte 12 sind jeweils An­ schlußelektroden 12b, 12c ausgeführt und mit dem Leiterzug 12a verbunden.

Die Ferritplatte 13 ist mit der Ferritplatte 11 identisch und ist mit einem als Teil der Primärwicklung verwendeten Leiterzug 13a und zwei Anschlußelektroden 13b, 13c versehen.

Die Ferritplatte 14 ist mit der Ferritplatte 12 identisch und ist mit einem als Teil der Sekundärwicklung verwendeten Lei­ terzug 14a sowie zwei Anschlußelektroden 14b, 14c versehen.

Auf die Ferritplatte 15 ist kein Leiterzug aufgebracht. Die so konstruierten Ferritplatten 11 bis 15 werden in dieser Reihen­ folge laminiert und zu dem laminierten Grundkörper 16 gesintert.

In Fig. 1 beziehen sich die Bezugszeichen 17 und 18 auf die pri­ märseitigen Außenelektroden und die Bezugszeichen 19 und 20 auf die sekundärseitigen Außenelektroden, wobei die Elektroden 17 bis 20 an vier Ecken des laminierten gesinterten Grundkörpers 16 durch Aufbrennen von Silberpaste oder dergleichen gebildet werden. Die primärseitige Außenelektrode 17 ist mit den An­ schlußelektroden 11b, 13b elektrisch verbunden, die primärseitige Außenelektrode 18 mit den Anschlußelektroden 11c, 13c, die sekun­ därseitige Außenelektrode 19 mit den Anschlußelektroden 12b, 14b, und die sekundärseitige Außenelektrode 20 jeweils mit den Anschlußelektroden 12c, 14c. Daraus ergibt sich ein Ersatzschalt­ bild des laminierten Transformators nach Fig. 3, in welchem die Leiterzöge 11a, 13a als Primärwicklung parallel geschaltet sind und die Leiterzüge 12a, 14a als Sekundärwicklung parallel ge­ schaltet sind.

So weist der erfindungsgemäße laminierte Transformator mehrere laminierte und zu einem laminierten Grundkörper gesinterte Fer­ ritplatten mit jeweils einem Leiterzug sowie an vier Ecken des Grundkörpers aufgebrachte Außenelektroden auf, wodurch der Transformator im Vergleich zu dem herkömmlichen laminierten Transformator nach dem durchkontaktierten System oder nach dem gedruckten System leicht herstellbar und betriebssicherer ist. Weiterhin weisen die die Primär- und Sekundärwicklungen bilden­ den Leiterzüge keine gewickelte Spule und keine Eigenkapazität auf, so daß selbst bei Verwendung in einem Hochfrequenzband keine Eigenresonanz auftritt.

In den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen laminierten Transformators sind die Ferritplatten 11 bis 14 mit vier in der Anzahl nicht festgelegten Leiterzügen versehen. Ihre Anzahl kann jedoch der Stromstärke oder der geforderten Induktivität des la­ minierten Transformators angepaßt werden.

Weiterhin sind die Konfigurationen der Leiterzüge 11a bis 14a auf den Ferritplatten 11 bis 14, welche die Form eines kreisför­ migen Bogens, wie aus Fig. 4 ersichtlich, aufweisen können, frei wählbar, und als Alternative können Zwischenanschlüsse an den die Primär- und Sekundärwicklungen bildenden Leiterzügen vorge­ sehen werden.

Weiterhin werden in einem Fall, in dem der laminierte Trans­ formator als Breitbandtransformator, zum Beispiel als Symme­ trieübertrager, verwendet wird, die Leiterzüge in ihrer Breite sowie der Abstand zwischen diesen verändert, wodurch der ge­ wünschte kennzeichnende Scheinwiderstand erzielt wird.

Obwohl mehrere Ausführungsformen beschrieben wurden, sind sie rein exemplarisch für die Erfindung und dürfen nicht als begren­ zende Konstruktionen angesehen werden, da die Erfindung allein durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt wird.

Claims (4)

1. Laminierter Transformator, insbesondere zum Einsatz in einem Hochfrequenzschwingkreis, mit
einem Grundkörper, bestehend aus mehreren gleich großen, gestapelten und zu einem Körper gesinterten Ferritplatten, welche auf ihren Oberflächen Primärwicklungen und Sekun­ därwicklungen bildende Leiterzüge aufweisen und mit zwei primärseitigen Außenelektroden und zwei sekundärseiti­ gen Außenelektroden, die an den Seitenflächen des Grundkör­ pers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Oberfläche mehrerer Ferritplatten (11, 12, 13, 14) jeweils ein einziger Leiterzug (11a, 12a, 13a, 14a) ausgebildet ist, welcher an seitlichen Rändern der betreffenden Ferrit­ platte beginnt und endet, daß
die primärseitigen Außenelektroden (17, 18) mindestens zwei als Primärwicklungen dienende Leiterzüge (11a, 13a) an ihren Anfangs- und Endpunkten elektrisch verbinden und parallel schalten und daß
die sekundärseitigen Außenelektroden (19, 20) mindestens zwei als Sekundärwicklungen dienende Leiterzüge (12a; 14a) an ihren Anfangs- und Endpunkten elektrisch verbinden und parallel schalten.

2. Laminierter Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ferritplatten (11, 12, 13, 14) mit den die Primärwicklungen und Sekundärwicklungen bildenden Leiterzü­ gen (11a, 12a, 13a, 14a) abwechselnd übereinander angeordnet sind.

3. Laminierter Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Ferritplatten (11, 12, 13, 14, 15) rechteckig sind und daß jeder darauf ausgebildete Leiterzug aus einem geradlinigen Teil und zwei Anschlußelektroden besteht, die sich von zwei Ecken der Ferritplatte bis zu dem geradlinigen Leiterteil erstrecken.

4. Laminierter Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Ferritplatten (11, 12, 13, 14, 15) rechteckig sind und daß jeder darauf ausgebildete Leiterzug aus einem kreisbogenförmigen Teil und zwei Anschlußelektroden besteht, die sich von zwei Ecken der Ferritplatte bis zu dem kreisbo­ genförmigen Leiterteil erstrecken.