一种并联绕组均流的平面变压器制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及一种并联绕组均流的平面变压器。平面变压器包括：一次绕组、二次绕组和磁芯；所述一次绕组和二次绕组呈多层，垂直分布在印制线路板上；所述磁芯呈方框结构将多层的绕组包围在中间；多层的绕组自上而下垂直分布依次为：二次绕组、一次绕组、二次绕组、二次绕组、一次绕组、二次绕组；两个所述一次绕组串联连接；四个所述二次绕组并联连接；垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。

【技术实现步骤摘要】
一种并联绕组均流的平面变压器


[0001]本技术涉及电路
，尤其涉及一种并联绕组均流的平面变压器。

技术介绍

[0002]随着电源快充的普及，小型高频化成为开关电源的主要发展趋势。传统的绕线变压器由于体积大、重量大，限制了电源小型化。开关频率的提高可以减小磁性元件的体积和重量。平面变压器由于体积小，工作频率高，更易实现扁平化结构，散热性和一致性好，近年来在开关电源中得到了广泛应用。其中PCB型平面变压器可以省去绕组骨架，工艺简单。是高功率密度，高频开关电源的首选。
[0003]随着电源的开关频率的升高以及电源功率的增大，平面变压器二次绕组需要处理的电流也越来越大，因此二次侧的绕组是平面变压器的一个很重要设计点。若使用单层PCB走线作为二次绕组，如果铜箔厚度很小，会因为大的阻抗而导致大的直流传导损耗；而如果采用较厚铜箔，虽然阻抗会降低，但在较高的频率下，会存在集肤效应以及邻近效应。集肤效应是指在高频电路中，电流更多地集中在导体表面，而不是均匀分布在整个导体中。这是因为在高频电路中，电流的变化速度非常快，电流产生的磁场会影响到导体内部的电流分布。因此，电流会集中在导体表面，导致导体内部电流密度下降，电阻增加，从而引起功率损耗增大。邻近效应是指在高频电路中，两个邻近的导体会相互影响，导致电流的分布发生变化。具体来说，当两个导体非常靠近时，它们之间的电磁场会相互耦合，导致电流在两个导体中的分布发生变化。这会引起功率损耗和电磁干扰等问题，因此在高频电路设计中需要特别注意邻近效应的影响。
[0004]由于集肤效应以及邻近效应，电流在并联绕组之间的电流并不会相对平均分配，设计不合理的话，并联的绕组流过的电流相差较大，且随着频率的升高会更加恶化，电流没有平均分配，导致绕组的损耗也分布不均，往往会导致承受大电流的绕组的温升急剧升高，最终影响系统的效率以及可靠性。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种并联绕组均流的平面变压器，一次绕组采用两层PCB铜箔串联，二次绕组采用四层PCB铜箔并联，通过合理的布局，可以使四层并联二次绕组中的电流大小较为均衡，避免某一绕组流过大电流而导致可靠性问题。
[0006]为此，本技术实施例提供了一种并联绕组均流的平面变压器，所述平面变压器包括：一次绕组、二次绕组和磁芯；
[0007]所述一次绕组和二次绕组呈多层，垂直分布在印制线路板PCB上；所述磁芯呈方框结构将多层的绕组包围在中间；
[0008]多层的绕组自上而下垂直分布依次为：二次绕组、一次绕组、二次绕组、二次绕组、一次绕组、二次绕组；
[0009]两个所述一次绕组串联连接；四个所述二次绕组并联连接；
[0010]垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。
[0011]优选的，每层一次绕组为厚度35um、宽度0.5mm的铜箔。
[0012]优选的，每层二次绕组为厚度35um、宽度3mm的铜箔。
[0013]优选的，绝缘层的厚度为40um。
[0014]优选的，所述印制线路板为FR
‑
4板材。
[0015]本技术实施例提供的并联绕组均流的平面变压器，其一次绕组采用两层PCB铜箔串联，二次绕组采用四层PCB铜箔并联，通过合理的布局，可以使四层并联二次绕组中的电流大小较为均衡，避免某一绕组流过大电流而导致可靠性问题。
附图说明
[0016]图1为本技术实施例提供的并联绕组均流的平面变压器的剖面示意图；
[0017]图2为本技术实施例提供的一次绕组以及二次绕组各绕组的电流密度曲线图；
[0018]图3为本技术对比例提供的并联绕组均流的平面变压器的剖面示意图；
[0019]图4为本技术对比例提供的一次绕组以及二次绕组各绕组的电流密度曲线图。
具体实施方式
[0020]下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0021]本技术实施例提供了一种并联绕组均流的平面变压器，包括一次绕组、二次绕组和磁芯。
[0022]本实施例的平面变压器采用EQ25，工作在350kHz的电源系统中，一次绕组分布在两层PCB，一次绕组的两个绕组采用串联方式；二次绕组分布在四层PCB,二次绕组的四个绕组采用并联方式。
[0023]其剖面结构具体如图1所示，一次绕组P和二次绕组S呈多层，垂直分布在印制线路板(PCB)上；磁芯呈方框结构，将多层的绕组包围在中间；多层的绕组自上而下垂直分布依次为：二次绕组S、一次绕组P、二次绕组S、二次绕组S、一次绕组P、二次绕组S；两个一次绕组P串联连接；四个二次绕组S并联连接；形成SPSSPS结构的平面变压器。垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。
[0024]在本例实际实施中，每层一次绕组为厚度35um、宽度0.5mm的铜箔；每层二次绕组为厚度35um、宽度3mm的铜箔。绝缘层的厚度为40um。印制线路板为FR
‑
4板材。
[0025]对本实施例的平面变压器各绕组的电流密度进行测试。测试可以采用磁仿真软件、热红外检测或热计算三种方法进行。热红外检测通过红外相机检测绕组温度分布，可以直观地显示绕组电流密度分布情况；热计算则需要测量绕组的电阻和环境温度等参数，通过计算来估算电流密度；磁仿真软件可以通过涡流场求解器，进行对各个绕组串并联方式电流密度进行仿真。上述方法均为现有成熟方法，在此不再展开说明。
[0026]本例采用磁仿真方法，得到如图2所示的电流密度。可以看到四个二次绕组电流密度较为均衡。
[0027]本实施例对比现有常用的如图3所示的PSSSSP结构的平面变压器，对PSSSSP结构
的平面变压器采用同样的热计算方法，得到如图4所示的电流密度。
[0028]可以看到，本实施例相比于对比例，所引起二次绕组温升相近，不会因为电流密度相差过大而导致温升发热严重不匀的现象，本结构的平面变压器能够避免个别绕组电流太大而导致温升过高而影响可靠性的问题。
[0029]以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联绕组均流的平面变压器，其特征在于，所述平面变压器包括：一次绕组、二次绕组和磁芯；所述一次绕组和二次绕组呈多层，垂直分布在印制线路板PCB上；所述磁芯呈方框结构将多层的绕组包围在中间；多层的绕组自上而下垂直分布依次为：二次绕组、一次绕组、二次绕组、二次绕组、一次绕组、二次绕组；两个所述一次绕组串联连接；四个所述二次绕组并联连接；垂直分布的各层绕组之间具有绝缘层。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：高本峰，王敬冲，陈亮，
申请(专利权)人：东科半导体安徽股份有限公司，
类型：新型
国别省市：