一种开关电源中的平面变压器制造技术

本发明专利技术提供了一种开关电源中的平面变压器，其包括磁芯和绕组，所述磁芯包括两个底面、绕组磁芯柱、隔离磁芯柱，所述绕组磁芯柱和隔离磁芯柱位于两底面之间与两底面垂直，两底面之间夹有多层PCB板，绕组磁芯柱和隔离磁芯柱分别穿过多层PCB板上的通孔；所述绕组为印制在多层PCB板上的线圈，绕组包括原边绕组、副边绕组，原边绕组和副边绕组都环绕在绕组磁芯柱上；不同的绕组在多层PCB板的各层上交错排列，通过过孔互联；所述隔离磁芯柱屏蔽在绕组和外部电路之间。其优点是：本发明专利技术在占用的面积和高度很小，寄生效应和干扰小，能在很高频率下准确无误地传递信号，并减小了电磁干扰的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变压器，尤其是一种使用在开关电源中的平面变压器。
技术介绍
随着开关电源的发展，小体积、高功率密度越来越称为开关电源的追求目标表和发展方向，各种减小电源体积、提高电源功率密度的技术应运而生，平面变压器技术就是其一。传统技术的开关电源中，功率变压器由缠绕在磁芯上的多组导线实现。这样的变压器占有很大体积，使得开关电源模块难以做小、做薄。而且，由于绕线的间距比较大，变压器的漏感也比较大，耦合程度较差，变压器效率较低。平面变压器就是将开关电源的中使用的变压器制作在PCB板上，用板上的一层或相连多层导线作为变压器绕组，当中嵌入磁芯的变压器。平面变压器的出现，大大减小了变压器的体积和高度，从而十分有利于减小电源模块的体积和高度，使电源模块得以小型化、平面化。同时，由于平面变压器结构紧凑，增加了耦合度，减少了漏磁；由于磁芯体积的减小，磁芯上的能量损耗也减少，这些都有利于提高变压器的效率。因此，现在平面变压器在开关电源模块中得到了广泛应用。目前常见的平面变压器，一般都是将初级绕组和次级绕组直接印刷在一块多层的 PCB板上。然而这会带来一些问题一是设置在一块PCB板上的多个绕组间的间距非常小， 所产生的容性效应会比较大，容易引起信号失真；二是变压器与电路制作在一起，距离很近，会对电路产生较大的电磁干扰，影响电路工作，尤其是对干扰敏感的电路，可能引发严重的后果。因此如何减小寄生效应，准确地传递信号，并减小对外部的电磁干扰是一个需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种体积小，能够准确地传递信号并对外界干扰小的平面变压器，本专利技术主要应用在开关电源模块中作为驱动变压器。按照本专利技术提供的技术方案，所述开关电源中的平面变压器包括磁芯和绕组，所述磁芯包括两个底面、绕组磁芯柱、隔离磁芯柱，所述绕组磁芯柱和隔离磁芯柱位于两底面之间与两底面垂直，两底面之间夹有多层PCB板，绕组磁芯柱和隔离磁芯柱分别穿过多层 PCB板上的通孔；所述绕组为印制在多层PCB板上的线圈，绕组包括原边绕组、第一、第二、 第三副边绕组，原边绕组和第一、第二、第三副边绕组都环绕在绕组磁芯柱上；不同的绕组在多层PCB板的各层上交错排列，通过过孔互联；所述隔离磁芯柱屏蔽在绕组和外部电路之间。所述磁芯的两个底面为矩形，矩形四个角为圆倒角。所述绕组磁芯柱为圆柱体。隔离磁芯柱的截面为圆弧状。所述原边绕组和第一、第二、第三副边绕组分别设置在多层PCB板不同的层上，每个绕组占用的PCB层数不止一层。所述磁芯通常放置在多层PCB板上靠边的位置。所述原边绕组具有中心抽头。不同的绕组线圈在多层PCB板的各层上循环的排列。本专利技术的有益效果在于(1)采用了多层的PCB上的导电金属图案作为原边和副边绕组，直接嵌入磁芯形成功率变压器，大大缩小了变压器的体积，减轻了变压器重量。(2) 通过变压器的结构设计，减小了变压器的漏感和寄生电容的影响，使变压器能够较好地传递驱动信号，在高频下也能良好工作。(3)变压器的绕组缠绕在靠里面的圆柱形磁芯柱上， 用圆弧环磁芯柱进行隔离，减小了电磁干扰。附图说明图1为本专利技术的电路原理示意图； 图2为本专利技术的PCB板开孔图3为本专利技术的磁芯结构示意图； 图4是印刷在PCB板上的绕组图案。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步阐述。在本实例中，本专利技术应用在了电源模块的驱动电路中。如图1所示，变压器电路包括原边绕组1和第一、第二、第三副边绕组2，3，4，原边绕组1具有中心抽头。如图3所示，本专利技术采用的磁芯包括两个底面7、绕组磁芯柱8、隔离磁芯柱9，所述绕组磁芯柱8和隔离磁芯柱9位于两底面7之间与两底面7垂直，两底面7之间夹有多层 PCB板5，如图2所示。磁芯的两个底面7为矩形，矩形四个角为圆倒角。绕组磁芯柱8为圆柱体。隔离磁芯柱9的截面为圆弧状。本专利技术的实现方式是在一块多层的PCB板5上，打上与磁芯的两个磁芯柱形状吻合的两个孔6，围绕绕组磁芯柱8对应的孔在PCB板5的各层上印制导电线圈的金属图案， 需要连接的地方通过过孔连接，将磁芯插入多层PCB板5上打的孔6，使PCB板5上各层的导电线圈通过闭合的磁芯耦合起来。图4示意了绕组的图案。绕组10是围绕在绕组磁芯柱8上的线圈绕组。各绕组的线圈必须围绕孔6中的圆形孔(即和绕组磁芯柱8对应的孔)布置，通过过孔互联，形成闭合的环路。绕组各层的绕组的大小形状要大体相似。因为不通过大电流，走线的宽度可以比较细。装配好后，这些原边和副边的绕组都缠绕在绕组磁芯柱8上，不同的绕组在PCB板的各层上交错排列，即某一层属于某种性质的绕组线圈，下一层必属于另外一种。最好是各种绕组线圈循环地排列。本专利技术通常在PCB板的靠边位置放置，PCB板电路布置在隔离磁芯柱9外侧，即隔离磁芯柱9面向PCB板电路，将变压器绕组10变压器外部的电路屏蔽。本专利技术采用了如上所述的磁芯嵌入板中来实现，是因为这样体积较小，而且方便将变压器和外部的电路隔离开来，减小对外面产生的产生电磁干扰影响，使外部的电路能正常工作，产生正确的信号。磁芯可以使用锰锌铁氧体制造，也可以根据磁导率、饱和磁通密度等指标的具体要求由其他材料制造。磁芯的粘和处可以留有一定的气隙。可以根据电路所需的变压器原边和副边电感值，决定粘合的紧密程度。磁芯的形状参看图3。本专利技术中使用的PCB板是多层的PCB板，具体层数由需要决定。层与层的间距较小时，漏感较小但寄生电容较大，绝缘性也差；层与层的间距较大时，绝缘性好，寄生电容小而漏感却较大，因此必须较好地选定层间距(比如lOOum)。PCB板的形状参看图2。为了减小干扰和寄生效应，各种性质不同的绕组通常交错排列，以保证同性质的绕组相隔的距离较远。例如在本实例中，原边绕组1位于第一、第二、第六、第七、第十一、第十二层，第一层到第二层的过孔是中心抽头，第一层、第六层和第十一层的绕行方向和其他相反；第一副边绕组2位于第三、第十层；第二副边绕组3位于第四、第九层；第三副边绕组 4位于第五、第八层。平面变压器的匝数比通过设定原边和副边的线圈匝数来设定。通过上述设计，本实例中的平面变压器在占用的面积和高度很小，寄生效应和干扰小，能在很高频率下准确无误地传递信号，并减小了电磁干扰的影响。权利要求1.一种开关电源中的平面变压器，包括磁芯和绕组(10)，其特征是所述磁芯包括两个底面(7)、绕组磁芯柱(8)、隔离磁芯柱(9)，所述绕组磁芯柱(8)和隔离磁芯柱(9)位于两底面(7)之间与两底面(7)垂直，两底面(7)之间夹有多层PCB板(5)，绕组磁芯柱(8)和隔离磁芯柱(9)分别穿过多层PCB板(5)上的通孔(6)；所述绕组(10)为印制在多层PCB 板(5)上的线圈，绕组(10)包括原边绕组(1)、第一、第二、第三副边绕组(2，3，4)，原边绕组 (1)和第一、第二、第三副边绕组(2，3，4)都环绕在绕组磁芯柱(8)上；不同的绕组在多层 PCB板(5)的各层上交错排列，通过过孔互联；所述隔离磁芯柱(9)屏蔽在绕组(10)和外部电路之间。2.根据权利要求1所述开关电源中的平面变压器，其特征是所述磁芯的两个底面(7) 为矩形，矩形四个角为圆倒角。3.根据权利要求1所述开关电源中的平面变压器，其特征是所述绕组磁芯柱(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种开关电源中的平面变压器，包括磁芯和绕组（１０），其特征是：所述磁芯包括两个底面（７）、绕组磁芯柱（８）、隔离磁芯柱（９），所述绕组磁芯柱（８）和隔离磁芯柱（９）位于两底面（７）之间与两底面（７）垂直，两底面（７）之间夹有多层ＰＣＢ板（５），绕组磁芯柱（８）和隔离磁芯柱（９）分别穿过多层ＰＣＢ板（５）上的通孔（６）；所述绕组（１０）为印制在多层ＰＣＢ板（５）上的线圈，绕组（１０）包括原边绕组（１）、第一、第二、第三副边绕组（２，３，４），原边绕组（１）和第一、第二、第三副边绕组（２，３，４）都环绕在绕组磁芯柱（８）上；不同的绕组在多层ＰＣＢ板（５）的各层上交错排列，通过过孔互联；所述隔离磁芯柱（９）屏蔽在绕组（１０）和外部电路之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易峰，张又丹，何颖，郭海平，刘洪涛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：32