CN102791076B - Pcb平面变压器 - Google Patents

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

PCB平面变压器

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 (3)

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，所述阶梯状结构为设置在PCB板角上的缺角式阶梯状结构。

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。

3.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。