CN102791076A - Pcb平面变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCB平面变压器,包括磁芯与至少两层PCB板,各层PCB板的边缘处设置PCB绕组的引线端,各层PCB板至少在引线端所在区域形成阶梯状结构,各层的引线端设置在对应层PCB板的阶梯面上。本发明提出了一种PCB平面变压器,使所有绕组引线端均外露,很容易辨识各层的引线端是否出现故障问题,便于维修;由于省去了过孔和过孔插针,不会带来过孔之间的电气绝缘问题,安全性能有了很大的改善,设计更加容易;省去了引线、过孔等工序,加工也更加方便,生产效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCB平面变压器。
背景技术
PCB平面变压器以印制电路板上的印制线作为绕组,印制线绕组称为PCB绕组,是目前应用最为广泛的平面变压器。常规变压器绕组是通过骨架上的引脚与电路板相连的,而PCB平面变压器不使用骨架,绕组输出端可以是PCB板(未被磁芯覆盖的部分)上的焊盘,也可以是插针引脚。
如图1所示的使用多块PCB板的平面变压器,每块PCB板上形成一个PCB绕组。该平面变压器主要包括上磁芯1、三层叠放的PCB板和下磁芯2,三层PCB板中心开设有槽,套设于下磁芯2中部磁柱上,然后将上磁芯1扣合与下磁芯2形成闭合磁路,构成平面变压器。作为其他实施方式,还有四层、五层及更多层的情况。
上述平面变压器,处于中间层的绕组引线不方便引出。通常做法是:正对中间层PCB绕组引线端开设过孔连通中间层PCB板与表层PCB板,然后通过引线或焊针连接该过孔所通过的所有PCB板,从而将中间层PCB绕组引线端引到表层PCB板上。如图1中,中间层和下层PCB板的引线端均引至最上层,在最上层形成各自的引线端32、33,最上层PCB板引线端为31。使用时,从最上层PCB板的引线端31、32、33引出到主电路板。由于PCB绕组的长度宽于磁芯,在形成平面变压器后,PCB绕组两端露出磁芯,所以引线端设置在PCB绕组两端边缘。
上述引线方式存在一定的缺陷。第一,除最上和最下两层PCB板以外,所有中间层PCB板的焊孔都是暗孔,焊接是否可靠,不易查看,如果出现故障,必须拆解变压器以寻找故障点,维修难度很大。
第二,过孔要穿越多块PCB板(至少2块),过孔与每一块PCB绕线之间,以及各过孔之间,都要保持足够的间距才能保证电气绝缘的安全。而不同层PCB绕组之间,以及不同绕组的过孔之间,往往存在较大的电位差,在高压电路中尤其如此,因此,这种结构给绝缘设计带来了很大的困难。
第三,采用上述引线方式的变压器的安装过程非常复杂,需要加工多层过孔,还要进行引线或焊针焊接,不便于批量化生产,降低了产品生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种PCB平面变压器,用以解决现有平面变压器多层PCB绕组常规引线方式不易维修、设计困难、加工复杂的问题。
为实现上述目的,本发明的方案是:一种PCB平面变压器,包括磁芯与至少两层PCB板,磁芯扣装在PCB板上,各层PCB板的边缘处设置PCB绕组的引线端,各层PCB板至少在引线端所在区域形成阶梯状结构,各层的引线端设置在对应层PCB板的阶梯面上。
所述阶梯状结构为设置在PCB板整个端边上的端边阶梯状结构。所述端边阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端边构成。所述端边阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上深度依次加深的端边构成。
所述阶梯状结构为设置在PCB板角上的缺角式阶梯状结构。所述缺角式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。所述缺角式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。
所述阶梯状结构为设置在PCB板端边或侧边上的U型缺口式阶梯状结构。所述缺口式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成。所述缺口式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成。
本发明提出了一种PCB平面变压器,在PCB绕组的结构上有所改进,使所有绕组引线端均外露,很容易辨识各层的引线端是否出现故障问题,便于维修;由于省去了过孔和过孔插针,不会带来过孔之间的电气绝缘问题,安全性能有了很大的改善,设计更加容易;省去了引线、过孔等工序,加工也更加方便,生产效率更高。
附图说明
图1是现有技术的平面变压器示意图;
图2是双面PCB绕组示意图;
图3是实施例1的平面变压器示意图;
图4是实施例2的平面变压器示意图;
图5是实施例3的平面变压器示意图;
图6是层间绝缘层示意图。
图7是实施例4的平面变压器示意图;
图8是实施例5的平面变压器示意图;
图9是实施例6的平面变压器示意图
图10是实施例7的平面变压器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图3所示,三层PCB绕组叠放,由下而上,第三层PCB绕组、第二层PCB绕组、第一层PCB绕组均为矩形,三层PCB板中心的槽对齐,矩形的四条边中三边对齐,在最后一条边处形成阶梯结构,即上层PCB相对与下层PCB向内缩进,形成阶梯状,使下层PCB板的阶梯面部分区域外露,将该层PCB绕组的引线端(焊盘或插针引脚)设置在该外露区域。这样,每块PCB板绕组引线端41、42、43都直接外露,可以直接从引线端引出连接线到主电路中,无需现有技术中的过孔和连通过孔的连接引线和插针。
作为其他实施方式,四层或更多层的PCB绕组也能够应用上述结构。关于磁芯的结构及与PCB绕组的连接关系,由于与现有技术相同,在此不再赘述。
实施例2
实施例1中,阶梯区域设置在PCB板的整个端边(PCB板的宽边,如图3),也可以设置在不同端边或者侧边(在磁芯覆盖位置以外的长边部分),如图4所示为设置在侧边的一种实施方式。
实施例3
实施例1中的端边阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端边构成。本实施例中,端边阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上深度依次加深的端边构成。如图5所示,共五层PCB板,第三层为引线端所在区域处最突出的PCB板,第三层PCB板向上,上层PCB绕组相对下层缩进,PCB板端边依次加深;向下,下层PCB相对上层缩进,PCB板端边深度依次加深。
构成平面变压器PCB绕组的PCB板单面板或双面板,采用双面板结构的PCB板绕线结构如图2所示。上层绕线45(粗实线)从一端螺旋状向里绕,在最内侧经过孔48到达PCB的另一面,在PCB另一面为下层绕线46(虚线),呈螺旋状向外绕,并引出绕线的另一端。这种绕线结构可以将绕线的引线端45都设计到PCB外侧,便于引出,避免了采用单面板时同一PCB板上引线的交叠。
采用双面板PCB板时,需要在两块PCB板中间增加绝缘层。图3、图4、图5、图7、图8、图9、图10均可以采用双面板的PCB板,但是为了清楚地表明发明点,图3、图4、图5、图7、图8、图9、图10中并未画出绝缘层。
如图6所示增加层间绝缘层的平面变压器示意图。平面变压器由上磁芯1、下磁芯2、PCB绕组10和PCB绕组间的绝缘层11构成。在两块PCB板中间增加无绕线的空白PCB板作为绝缘层11,以便进行电气绝缘。空白PCB板越厚,绝缘强度越高,但是会导致变压器体积变高。作为改进,在高压应用中,为了进一步提高绕组间的绝缘强度,可以使用较薄的空白PCB板,并在空白PCB板上贴上耐高压的绝缘胶带,既提高绝缘强度,又不增加变压器高度。
实施例4
与实施例1不同在于,各层依次缩进所形成的阶梯区域仅限于PCB的四角处,从而减小PCB的面积。所形成的阶梯状结构为设置在PCB板角上的缺角式阶梯状结构。缺角式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。底层的PCB板为第三层PCB板,其上PCB板上的缺角深度依次加深。
如图7所示,在PCB板一端的两个角处开设缺角形成设置出线端51、52、53(焊盘或插针引脚)的阶梯区域。由于PCB绕线一般都是环形结构,矩形结构的PCB板的四角是没有绕组的空余位置,将绕线焊盘设计在此处,可以充分利用这一片空间,而PCB板的长和宽都不会增加。
作为其他实施方式,缺角可以为弧形或直线形缺角;可以将引线端分别设于同PCB板的两角处,也可以将引线端设于一个角处。
实施例5
与实施例4不同在于,缺角式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。如图8所示,共五层PCB板,第三层为引线端所在区域处最突出的PCB板,第三层PCB板向上,上层PCB板的缺角相对下层PCB板深度依次加深;向下,下层PCB板的缺角相对上层PCB板深度依次加深。
实施例6
由以上实施例可以看出,各层依次缩进所形成的阶梯区域也可以在边缘处的一个很小范围内,该范围只要大于引线端所占用面积即可。本实施例中,阶梯状结构为设置在PCB板端边上的U型缺口式阶梯状结构。作为其他实施方式,U型缺口也可以设置在侧边上。
缺口式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成,如图9所示。
实施例7
与实施例6不同在于,缺口式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成,如图10所示。
Claims (10)
1.一种PCB平面变压器,包括磁芯与至少两层PCB板,磁芯扣装在PCB板上,各层PCB板的边缘处设置PCB绕组的引线端,其特征在于,各层PCB板至少在引线端所在区域形成阶梯状结构,各层的引线端设置在对应层PCB板的阶梯面上。
2.根据权利要求1所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述阶梯状结构为设置在PCB板整个端边上的端边阶梯状结构。
3.根据权利要求2所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述端边阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端边构成。
4.根据权利要求2所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述端边阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上深度依次加深的端边构成。
5.根据权利要求1所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述阶梯状结构为设置在PCB板角上的缺角式阶梯状结构。
6.根据权利要求5所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述缺角式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。
7.根据权利要求5所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述缺角式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板上分别设置的深度依次加深的缺角构成。
8.根据权利要求1所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述阶梯状结构为设置在PCB板端边或侧边上的U型缺口式阶梯状结构。
9.根据权利要求8所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述缺口式阶梯状结构为单侧阶梯结构,由引线端所在区域处底层的PCB板以上的所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成。
10.根据权利要求8所述的一种PCB平面变压器,其特征在于,所述缺口式阶梯状结构为双侧V型阶梯结构,每侧的阶梯结构由引线端所在区域处最突出的PCB板的该侧所有PCB板边缘处分别设置的深度依次加深的U型缺口构成。
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