[實用新型]一種制作在印刷電路板上的大電流平面變壓器

有效

• 申請號: 201320237214.1
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN203205229U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 易峰;李蕾蕾;黃嵩人
• 申請（專利權）人: 易峰
• 主分類號: H01F30/06
• 分類號: H01F30/06;H01F27/24;H01F27/26;H01F27/28;H01F27/30;H05K1/18
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技術領域

本發明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

隨著開關電源的發展，小體積、高功率密度越來越稱為開關電源的追求目標表和發展方向，各種減小電源體積、提高電源功率密度的技術應運而生，平面變壓器技術就是其一。傳統技術的開關電源中，功率變壓器由纏繞在磁芯上的多組導線實現。這樣的變壓器占有很大體積，使得開關電源模塊難以做小、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，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，由于平面變壓器結構緊湊，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，現在平面變壓器在開關電源模塊中得到了廣泛應用。

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，將多個這種繞組堆疊在一起，和磁芯一起構成變壓器。這種結構的平面變壓器存在兩個主要問題：第一是安規要求的絕緣距離較難實現，尤其是AC/DC?變換器安規中要求的加強絕緣，實現起來較為復雜，往往要特殊的骨架才能實現；第二是由于多層迭加，結構工藝復雜，加工生產難度大。

也有一些以PCB?上的導線作為繞組的平面變壓器，但這些變壓器大部份都是應用在小電流、小功率的情況下，比如二次電源DC/DC?變換器。此時作為變壓器繞組的導線，通常是電源模塊PCB?的一部分，具體做法是：在主板PCB?的適當位置形成變壓器原邊和副邊繞組，并開有對應于磁芯的孔，嵌入磁芯后就形成了變壓器。這種結構的優點是結構緊湊，變壓器的高度低，對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?的層數和銅厚等的限制，無法通過大電流，只能應用于小電流、小功率的場合。

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

實用新型內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，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。本發明一般集成在開關電源的PCB?板上，作為開關電源中的功率傳輸變壓器。

為了實現以上目的，本實用新型采用的技術方案：一種制作在印刷電路板上的大電流平面變壓器，包括磁芯和繞組，其特征是：所述磁芯包括兩個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磁芯柱和兩個底面，兩個磁芯柱與兩個底面垂直，兩底面之間夾有多層PCB?板，兩個磁芯柱分別穿過多層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;

所述繞組為印制在多層PCB?板上的線圈，所述繞組包括原邊繞組和副邊功率繞組；原邊繞組由兩個線圈組成，這兩個線圈其中的一些匝數同時環繞第一磁芯和第二磁芯的上磁芯柱，另一些匝數環繞第一磁芯或第二磁芯的上磁芯柱，兩個線圈在應用時須并聯；副邊功率繞組有四組，包括第一副邊功率繞、第二副邊功率繞組、第三副邊功率繞組和第四副邊功率繞組，其中第一副邊功率繞組與第二副邊功率繞組環繞第一磁芯的上磁芯柱，第三副邊功率繞組和第四副邊功率繞組環繞第二磁芯的上磁芯柱；第一副邊功率繞組、第二副邊功率繞組、第三副邊功率繞組和第四副邊功率繞組的兩端為第一端和第二端，這四個繞組的第一端互為同名端；第一副邊功率繞組的第二端、第二副邊功率繞組的第一端、第三副邊功率繞組的第二端和第四副邊功率繞組的第一端連接到一起。

在較佳實施情況下，所述的繞組的線圈分別設置在多層PCB?板不同的層上，每個繞組包括的層數不止一層，不同繞組的線圈在多層PCB?板各層上交錯排列。

在較佳實施情況下，所述的每組副邊功率繞組由多個僅有一匝的線圈并聯而成。

在較佳實施情況下，所述的繞組還包括副邊信號繞組，副邊信號繞組環繞在第一磁芯的下磁芯柱或第二磁芯的下磁芯柱。

本實用新型的有益效果在于：（1）采用了多層的PCB?上的導電金屬圖案作為原邊和副邊繞組，直接嵌入磁芯形成功率變壓器，大大縮小了變壓器的體積，減輕了變壓器重量。（2）副邊繞組由多個線圈并聯而成，大大增加了變壓器的通流能力，使變壓器能夠承受較大的電流。（3）功率繞組和信號繞組分別纏繞在不同的磁芯柱上，把PCB?板上的功率電路部分和信號電路部分隔離開，避免了相互干擾。

附圖說明