[實(shí)用新型]一種大電流平面變壓器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120219220.5
• 申請(qǐng)日: 2011-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202102869U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易峰;張又丹;郭海平;何穎;李蕾蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號(hào): H01F30/06
• 分類號(hào): H01F30/06;H01F27/26;H01F27/28;H01F27/30
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型涉及一種平面變壓器，尤其是一種制作在印刷電路板（PCB）上的大電流平面變壓器。

背景技術(shù)

隨著開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，小體積、高功率密度越來(lái)越稱為開(kāi)關(guān)電源的追求目標(biāo)表和發(fā)展方向，各種減小電源體積、提高電源功率密度的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，平面變壓器技術(shù)就是其一。傳統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源中，功率變壓器由纏繞在磁芯上的多組導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)。這樣的變壓器占有很大體積，使得開(kāi)關(guān)電源模塊難以做小、做薄。而且，由于繞線的間距比較大，變壓器的漏感也比較大，耦合程度較差，變壓器效率較低。平面變壓器的出現(xiàn)，大大減小了變壓器的體積和高度，從而十分有利于減小電源模塊的體積和高度，使電源模塊得以小型化、平面化。同時(shí)，由于平面變壓器結(jié)構(gòu)緊湊，增加了耦合度，減少了漏磁；由于磁芯體積的減小，磁芯上的能量損耗也減少，這些都有利于提高變壓器的效率。因此，現(xiàn)在平面變壓器在開(kāi)關(guān)電源模塊中得到了廣泛應(yīng)用。

目前的大電流、大功率平面變壓器，大多以銅皮作為原邊和副邊繞組，將多個(gè)這種繞組堆疊在一起，和磁芯一起構(gòu)成變壓器。這種結(jié)構(gòu)的平面變壓器存在兩個(gè)主要問(wèn)題：第一是安規(guī)要求的絕緣距離較難實(shí)現(xiàn)，尤其是AC/DC變換器安規(guī)中要求的加強(qiáng)絕緣，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，往往要特殊的骨架才能實(shí)現(xiàn)；第二是由于多層迭加，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，加工生產(chǎn)難度大。

也有一些以PCB上的導(dǎo)線作為繞組的平面變壓器，但這些變壓器大部份都是應(yīng)用在小電流、小功率的情況下，比如二次電源DC/DC變換器。此時(shí)作為變壓器繞組的導(dǎo)線，通常是電源模塊PCB的一部分，具體做法是：在主板PCB的適當(dāng)位置形成變壓器原邊和副邊繞組，并開(kāi)有對(duì)應(yīng)于磁芯的孔，嵌入磁芯后就形成了變壓器。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，變壓器的高度低，對(duì)變換器的整體高度影響較小。但是由于變壓器本身即是PCB的一部分，必然受到PCB的層數(shù)和銅厚等的限制，無(wú)法通過(guò)大電流，只能應(yīng)用于小電流、小功率的場(chǎng)合。

因此，如何在減小體積和高度的同時(shí)，使平面變壓器能夠傳輸較大的電流和功率是一個(gè)重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種大電流平面變壓器，具體涉及一種高效率、小體積、低高度、大電流的平面變壓器解決方案。本實(shí)用新型一般集成在開(kāi)關(guān)電源的PCB板上，作為開(kāi)關(guān)電源中的功率傳輸變壓器。

按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，一種大電流平面變壓器包括磁芯和繞組，磁芯有兩個(gè)，安裝在PCB板上，磁芯柱穿過(guò)所述PCB板，分為上磁芯柱、下磁芯柱，繞組由PCB板上的導(dǎo)電圖案形成；繞組包括原邊繞組、副邊功率繞組、副邊信號(hào)繞組，其特征在于：所述原邊繞組由兩個(gè)線圈并聯(lián)而成，這兩個(gè)線圈的其中一些匝數(shù)環(huán)繞兩個(gè)磁芯的上磁芯柱，另一些匝數(shù)環(huán)繞其中一個(gè)磁芯的上磁芯柱；副邊功率繞組有四組，每組由多個(gè)僅有一匝的線圈并聯(lián)而成，環(huán)繞其中一個(gè)磁芯的上磁芯柱。

原邊繞組的其中一個(gè)線圈的某些匝數(shù)、副邊功率繞組中的其中兩個(gè)繞組的全部匝數(shù)環(huán)繞一個(gè)磁芯的上磁芯柱，副邊信號(hào)繞組中的一個(gè)繞組的全部匝數(shù)環(huán)繞這個(gè)磁芯的下磁芯柱；原邊繞組的另一個(gè)線圈的某些匝數(shù)、副邊功率繞組中的另外兩個(gè)繞組的全部匝數(shù)環(huán)繞另外一個(gè)磁芯的上磁芯柱，副邊信號(hào)繞組中的另一個(gè)繞組的全部匝數(shù)環(huán)繞這個(gè)磁芯的下磁芯柱。

對(duì)于圍繞在同一個(gè)磁芯的上磁芯柱的兩個(gè)副邊功率繞組，其中一個(gè)繞組的同名端與另一個(gè)繞組的非同名端相連。

PCB板是多層PCB板，PCB板上打有與磁芯柱形狀吻合的孔；磁芯左右向放置，兩個(gè)磁芯橫向地排列在PCB板上；PCB板在縱向上被磁芯分為兩部分，原邊繞組和副邊功率繞組一側(cè)的部分是功率電路部分，信號(hào)繞組一側(cè)的部分是信號(hào)電路部分。

所述原邊繞組、副邊功率繞組、副邊信號(hào)繞組分別設(shè)置在不同的PCB層上，且每個(gè)繞組包括的PCB層數(shù)不止一層；圍繞在同一個(gè)磁芯的不同繞組線圈循環(huán)交錯(cuò)地排列。

所述磁芯是CI型磁芯，它包括一個(gè)有兩個(gè)磁芯柱、一個(gè)底面的部分和只有一個(gè)底面的部分。

具體的，所述大電流平面變壓器的磁芯包括兩個(gè)相同形狀的第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯均包括兩個(gè)磁芯柱和兩個(gè)底面，兩個(gè)磁芯柱與兩個(gè)底面垂直，兩底面之間夾有多層PCB板，兩個(gè)磁芯柱分別穿過(guò)多層PCB板上的通孔；所述第一磁芯和第二磁芯左右放置，磁芯柱橫向排列，第一磁芯的上磁芯柱和第二磁芯的上磁芯柱位于一橫排，第一磁芯的下磁芯柱和第二磁芯的下磁芯柱位于一橫排。