CN103745801B - 一种脉冲变压器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲变压器及其制造方法，脉冲变压器包括第一台阶、中柱、第二台阶、第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，第一台阶沿设定方向上依次设有第一电极、第二电极和第三电极，第二台阶沿设定方向上依次设有第四电极、第五电极和第六电极，第一线圈和第二线圈沿第一方向卷绕在中柱上，第三线圈和第四线圈沿第二方向卷绕在中柱上，第一方向和第二方向相反，第一线圈始端和第一线圈末端分别与第一电极和第五电极电连接，第二线圈始端和第二线圈末端分别与第二电极和第六电极电连接，第三线圈始端和第三线圈末端分别与第二电极和第四电极电连接，第四线圈始端和第四线圈末端分别与第三电极和第五电极电连接。

Description

一种脉冲变压器及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及脉冲变压器领域，具体涉及一种脉冲变压器及其制造方法。

【背景技术】

随着近年接口和数字电视技术发展，局域网接口（LANInterface）已被作为标准部件配置于液晶电视等音频和视频设备，以及个人电脑等电子设备。网络变压器（NetworkTransformer）作为局域网接口的关键部件（用于电源隔离和噪音抑制），其稳定的质量和供货能力也变得越来越重要。网络变压器的一个基本单元包括一个脉冲变压器（PulseTransformer）和一个共模滤波器（CommonModeFilter）。传统的脉冲变压器一般由铁氧体磁环和缠绕在磁环上的主级、次级线圈构成，主/次级线圈相互高度绝缘。信号传输通过两级线圈之间的电磁感应实现，并通过主/次级线圈匝比调整输入/输出电压。然而，一是由于传统网络变压器在环型磁芯上绕制线圈，难以采用自动化设备生产（一般都通过手工方式制作），过程管控困难，产品质量难以得到保证；二是由于传统网络变压器采用磁环和手工制作，受制造工艺限制，产品的尺寸一般较大，薄型化困难。

当前，TDK采用自动卷线工艺制造网络变压器。其优点是：产品设计整体结构较为紧致，能够较好的保证导线绕制后的一致性，同样也保证了产品较好的耦合特性；其缺点是：绕线方式较为复杂，机器实现起来较为困难，在同一较小电极处进行两次焊接，同时对磁芯电极金属层的结构有较高要求；其采用4根导线，分两次逆向并线绕制，分别连接在6个电极上，且中间两根导线在电极挂线时出现交叉现象。（详细内容见TDK脉冲变压器专利：US2010/0109827A1）。

另外一种是8电极的设计方式，采用4根导线，同样分两次逆向并线绕制，分别连接在8个电极上，只是将产品两端的其中两个电极短接。此种设计方法同样要求较高的设备实现能力，并且需要对产品本身或应用端的PCB板焊盘设计提出新的要求。

公开号为103474201A的专利文件中公开了脉冲变压器及其制造方法，经过测试，在相同规定的情况下，漏感比较大，实际电感值比较小。

【发明内容】

经过仔细研究发现，由于103474201A的脉冲变压器采用了第一中柱和第二中柱，虽然第一线圈和第二线圈之间具有很好的一致性，但在实际生产中，卷在第一中柱上的线圈和卷在第二中柱的线圈的一致性很难保证，从而导致了较大的漏感，实际电感值较小。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种脉冲变压器及其制造方法，使得脉冲变压器有较佳的性能参数；进一步地避免引线交叉，降低脉冲变压器出现短路的几率。

一种脉冲变压器，包括第一台阶、中柱和第二台阶，还包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一台阶、中柱和第二台阶依次连接，所述第一线圈具有第一线圈始端和第一线圈末端，第二线圈具有第二线圈始端和第二线圈末端，所述第三线圈具有第三线圈始端和第三线圈末端，所述第四线圈具有第四线圈始端和第四线圈末端，所述第一台阶沿设定方向上依次设有第一电极、第二电极和第三电极，所述第二台阶沿所述设定方向上依次设有第四电极、第五电极和第六电极，所述第一线圈和第二线圈沿第一方向卷绕在所述中柱上，所述第三线圈和第四线圈沿第二方向卷绕在所述中柱上，所述第一方向和第二方向相反，所述第一线圈始端和第一线圈末端分别与第一电极和第五电极电连接，所述第二线圈始端和第二线圈末端分别与第二电极和第六电极电连接，所述第三线圈始端和第三线圈末端分别与第二电极和第四电极电连接，所述第四线圈始端和第四线圈末端分别与第三电极和第五电极电连接。

在一个实施例中，所述第一电极和第四电极的连线方向、所述第二电极和第五电极的连线方向、以及所述第三电极和第六电极的连线方向中，至少有一者与所述中柱的方向相同。

在一个实施例中，所述第一线圈和第二线圈从所述中柱的第一侧面开始卷绕、从所述中柱的第二侧面结束卷绕，所述第三线圈和第四线圈从所述第二侧面开始卷绕、从所述中柱的第一侧面结束卷绕；

其中，所述第一侧面是所述中柱的、靠近所述第一电极的侧面，所述第二侧面是所述中柱的、靠近所述第三电极的、且与所述第一侧面相对的侧面。

在一个实施例中，所述第一台阶和第二台阶高出中柱的高度相同。

在一个实施例中，所述第二线圈始端比所述第三线圈始端更靠近所述第一电极。

在一个实施例中，所述第四线圈末端比第一线圈末端更靠近所述第四电极。

在一个实施例中，所述第一台阶上的相邻电极之间具有凹槽，和/或所述第二台阶上的相邻电极之间具有凹槽。

本发明还提供了一种制造所述的脉冲变压器的制造方法，包括如下步骤：

将第一导线的一端相对固定在所述第一电极的一侧，将第二导线的一端相对固定在所述第二电极的一侧；

使第一导线和第二导线引向所述第二台阶，并使第一导线和第二导线分别跨过所述第一电极和第二电极；

沿一定方向转动所述中柱，使所述第一导线和第二导线分别引向所述第四电极和第五电极，使第一导线和第二导线卷绕在所述中柱上后，使第一导线和第二导线分别引向第五电极和第六电极；

将第三导线的一端相对固定在所述第二电极的一侧，将第四导线的一端相对固定在所述第三电极的一侧；

使第三导线和第四导线引向所述第二台阶，并使所述第三导线和第四导线分别跨过所述第二电极和第三电极；

沿与所述一定方向相反的方向转动所述中柱，使所述第三导线和第四导线分别引向所述第五电极和第六电极，使第三导线和第四导线卷绕在所述中柱上后，使第三导线和第四导线分别引向第四电极和第五电极；

使所述第一导线始端和第一导线末端分别与第一电极和第五电极电连接，使所述第二线圈始端和第二线圈末端分别与第二电极和第六电极电连接，使所述第三线圈始端和第三线圈末端分别与第二电极和第四电极电连接，使所述第四线圈始端和第四线圈末端分别与第三电极和第五电极电连接。

在一个实施例中，

所述第一线圈和第二线圈从所述中柱的第一侧面开始卷绕、从所述中柱的第二侧面结束卷绕，所述第三线圈和第四线圈从所述第二侧面开始卷绕、从所述中柱的第一侧面结束卷绕；

其中，所述第一侧面是所述中柱的、靠近所述第一电极的侧面，所述第二侧面是所述中柱的、靠近所述第三电极的、且与所述第一侧面相对的侧面。

在一个实施例中，所述第二线圈始端比所述第三线圈始端更靠近所述第一电极，和/或所述第四线圈末端比第一线圈末端更靠近所述第四电极。

一个实施例中的脉冲变压器比现有技术TDK的脉冲变压器的制造更加简单；相对于公开号为103474201A的脉冲变压器，本实施例的脉冲变压器具有更佳的性能参数，进一步地，不容易出现短路的缺陷；再者，第一导线和第二导线之间、第三导线和第四导线之间平行或者接近平行地卷绕在中柱上，从而使得第一导线和二导线之间、第三导线和第四导线之间能够保持较好的一致性，进而第一导线和二导线之间、第三导线和第四导线之间耦合系数更高，更利于经过该脉冲变压器的差分信号的传输，从而使得该脉冲变压器具有较低损耗的优越性。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的脉冲变压器在未绕线前的结构示意图；

图2-1是本发明一种实施例的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-2是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-3是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-4是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-5是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-6是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-7是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-8是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图2-9是图2-1所示的脉冲变压器的制造方法的其中一个步骤示意图；

图3是图2-8的脉冲变压器的等效电路图。

【具体实施方式】

以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步详细说明。

如图1至2-9所示，一种实施例的脉冲变压器10，包括第一台阶10a、中柱10c、第二台阶10b、第一线圈S1、第二线圈S2、第三线圈S3和第四线圈S4，第一台阶10a、中柱10c和第二台阶10b依次连接，第一线圈S1具有第一线圈始端S1a和第一线圈末端S1b，第二线圈S2具有第二线圈始端S2a和第二线圈末端S2b，第三线圈S3具有第三线圈始端S3a和第三线圈末端S3b，第四线圈S4具有第四线圈始端S4a和第四线圈末端S4b，第一台阶10a沿设定方向上依次设有第一电极E1、第二电极E2和第三电极E3，沿该设定方向依次是第一线圈始端S1a、第二线圈始端S2a、第三线圈始端S3a和第四线圈始端S4a，第二台阶10b沿所述设定方向上依次设有第四电极E4、第五电极E5和第六电极E6，沿该设定方向依次是第一线圈末端S1b、第二线圈末端S2b、第三线圈末端S3b和第四线圈末端S4b，第一线圈始端S1a和第一线圈末端S1b分别与第一电极E1和第五电极E5电连接，第二线圈始端S2a和第二线圈末端S2b分别与第二电极E2和第六电极E6电连接，第三线圈始端S3a和第三线圈末端S3b分别与第三电极E3和第四电极E4电连接，第四线圈始端S4a和第四线圈末端S4b分别与第三电极E3和第五电极E5电连接，第一线圈S1和第二线圈S2沿第一方向卷绕在中柱10c上，第三线圈S3和第四线圈S4沿第二方向卷绕在中柱10c上，第一方向和第二方向相反，如图2-8所示，第一方向是顺时针（从第五电极E5往第一电极E1看的情况下），第二方向是逆时针。

第一线圈S1和第二线圈S2从中柱10c的第一侧面10c1开始卷绕、并从中柱10c的第二侧面10c2结束卷绕，第三线圈S3和第四线圈S4从第二侧面10c2开始卷绕、并从中柱10c的第一侧面10c1结束卷绕，其中，第一侧面10c1是中柱10c的、靠近第一电极E1的侧面，第二侧面10c2是中柱10c的、靠近第三电极E3的、且与第一侧面10c1相对的侧面。

第一电极E1和第四电极E4的连线方向、第二电极E2和第五电极E5的连线方向、以及第三电极E3和第五电极E6的连线方向都与中柱10c的方向相同。

线圈的表面覆盖着绝缘材料。

第一台阶10a、中柱10c和第二台阶10b由铁氧体、陶瓷等绝缘材料制成。中柱10c的形状可以是方柱、圆柱、多边形柱等形状；第一台阶10a和第二台阶10b上的电极可以是平整平面，也可以是设置有导线凹槽的异构面等。电极由Ag-Pd、Ni-Cu等合金或Ag、W、Ni、Sn等制作而成。

在本实施例中，第一线圈S1和第二线圈S2卷绕方向相同、卷绕状态相同、长度相同或相近，同样，第三线圈S3和第四线圈S4卷绕方向相同、卷绕状态相同、长度相同或相近。

图3显示了图2-9的等效电路图。

一种脉冲变压器的制造方法的实施例

如图2-1至图2-9所示，这是第一导线S1、第二导线S2和第三导线S3、第四导线S4各分两组两次双层进行绕制，形成对应的第一线圈S1、第二线圈S2和第三线圈S3、第四线圈S4。

步骤1，如图2-1所示，首先准备第一导线S1和第二导线S2，并分别穿过第一线嘴N1和第二线嘴N2。接着，将第一导线S1的一端以及第二导线S2的一端分别固定在第一夹具M1、第二夹具M2的夹头上，以使该第一导线S1的一端相对固定在第一电极E1的一侧、第二导线S2的一端相对固定在第二电极E2的一侧。然后，第一线嘴N1朝第五电极E5的方向移动，第二线嘴N2朝第六电极E6方向移动，从而使从各自线嘴引出的第一导线S1和第二导线S2分别跨过并接触第一电极E1和第二电极E2，从而完成第一导线S1在第一电极E1、第二导线S2在第二电极E2上的定位作业。

步骤2，如图2-2所示，利用热压焊接夹具，使第一导线S1的始端S1a和第二导线S2的始端S2a分别与第一电极和第二电极电连接，其中，第二导线S2的始端S2a与第二电极E2的靠近第一电极E1的部分电连接。

步骤3，如图2-3所示，将第一导线S1和第二导线S2绕到中柱10c上。

当如图2-2所示的脉冲变压器的部分结构形成后，中柱10c顺时针方向匀速旋转，同时第一线嘴N1继续朝第四电极E4方向移动（如果第一线嘴N1朝第四电极E4运动，即具有沿X轴负方向和Y轴负方向的运动分量，那么中柱10c上卷绕的第一导线S1之间的距离会比较大，无法实现密绕），第二线嘴N2朝第五电极E5方向移动，从而第一导线S1和第二导线S2被卷绕在中柱10c上。当中柱10c上卷绕了足够的第一导线S1和第二导线S2，中柱10c停止转动，使第一导线S1移动至第五电极E5附近，跨过并接触第五电极E5，使第二导线S2移动至第六电极E6，跨过并接触第六电极E6，从而完成第一导线S1在第五电极E5、第二导线S2在第六电极E6上的定位作业。

步骤4，如图2-4所示，利用热压焊接夹具，使第一导线S1的末端S1b和第二导线S2的末端S2b分别与第五电极E5和第六电极E6电连接，其中，第一导线S1的末端S1b与第五电极E5的靠近第六电极E6的部分电连接。

步骤5，如图2-5所示，准备第三导线S3和第四导线S4，按照与步骤1相同的方式，从而完成第三导线S3和第四导线S4在第二电极E2和第三电极E3上的定位作业，其中，第三导线S3定位在第二电极E2的靠近第三电极E3部分。

步骤6，如图2-6所示，利用热压焊接夹具，按照与步骤2相同的方式，使第三导线S3的始端S3a和第四导线S4的始端S4a分别与第二电极E2和第三电极S3电连接。

步骤7，如图2-7所示，将第三导线S3和第四导线S4绕到中柱10c上。当如图2-6所示的脉冲变压器的部分结构形成后，中柱10c逆时针方向匀速旋转，同时第一线嘴N1朝第五电极E5方向移动，第二线嘴N2朝第六电极E6方向移动，从而第三导线S3和第四导线S4被卷绕在中柱10c上。当中柱10c上卷绕了足够的第三导线S3和第四导线S4，中柱10c停止转动，使第三导线S3移动至第四电极E4附近，跨过并接触第四电极E4，使第四导线S4移动至第五电极E5，跨过并接触第五电极E5，从而完成第三导线S3在第四电极E4、第四导线S4在第五电极E5上的定位作业。

步骤8，如图2-8所示，按照与步骤2相同的方式，使第三导线S3的末端S3b和第四导线S4的末端S4b分别与第四电极E4和第五电极E5电连接，其中，第五第四导线末端S4b与第五电极E5的靠近第四电极E4的部分电连接。

表1

表1记载了按照公开号为103474201A的脉冲变压器与本实施例的脉冲变压器之间的性能对比，从上表可以看出，无论是在插损、互绕电容、电感和漏感方面，本实施例的脉冲变压器均优于公开号为103474201A的脉冲变压器。

另外，如果将第一导线S1的始端S1a和末端S1b分别与第一电极E1和第四电极E4电连接，第二导线S2的始端S2a和末端S2b分别与第二电极E2和第五电极E5电连接，第三导线S3的始端S3a和末端S3b分别与第三电极S3和第五电极E5电连接，第四导线S4的始端S4a和末端S4b分别与第四电极E4和第六电极E6连接，那么，制造得到的脉冲变压器在测试下容易出现短路的情况。经过仔细研究发现，在这种情况下，第一导线S1和第二导线S2在卷绕中柱10c后，从第二侧面10c2引出后，再分别引至第四电极E4和第五电极E5，第三导线S3和第四导线S4在卷绕中柱10c后，从第一侧面10c1引出后，再分别引至第五电极E5和第六电极E6，第一导线S1和第二导线S2与第三导线S3和第四导线S4交叉接触，在接触的部分容易出现短路，从而导致整个脉冲变压器的短路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种脉冲变压器，包括第一台阶、中柱和第二台阶，其特征是：还包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一台阶、中柱和第二台阶依次连接，所述第一线圈具有第一线圈始端和第一线圈末端，第二线圈具有第二线圈始端和第二线圈末端，所述第三线圈具有第三线圈始端和第三线圈末端，所述第四线圈具有第四线圈始端和第四线圈末端，所述第一台阶沿设定方向上依次设有第一电极、第二电极和第三电极，所述第二台阶沿所述设定方向上依次设有第四电极、第五电极和第六电极，所述第一线圈和第二线圈沿第一方向卷绕在所述中柱上，所述第三线圈和第四线圈沿第二方向卷绕在所述中柱上，所述第一方向和第二方向相反，所述第一线圈始端和第一线圈末端分别与第一电极和第五电极电连接，所述第二线圈始端和第二线圈末端分别与第二电极和第六电极电连接，所述第三线圈始端和第三线圈末端分别与第二电极和第四电极电连接，所述第四线圈始端和第四线圈末端分别与第三电极和第五电极电连接；

所述第一线圈和第二线圈从所述中柱的第一侧面开始卷绕、从所述中柱的第二侧面结束卷绕，所述第三线圈和第四线圈从所述第二侧面开始卷绕、从所述中柱的第一侧面结束卷绕；

其中，所述第一侧面是所述中柱的、靠近所述第一电极的侧面，所述第二侧面是所述中柱的、靠近所述第三电极的、且与所述第一侧面相对的侧面。

2.如权利要求1所述的脉冲变压器，其特征是：所述第一电极和第四电极的连线方向、所述第二电极和第五电极的连线方向、以及所述第三电极和第六电极的连线方向中，至少有一者与所述中柱的方向相同。

3.如权利要求1所述的脉冲变压器，其特征是：所述第一台阶和第二台阶高出中柱的高度相同。

4.如权利要求1所述的脉冲变压器，其特征是：所述第二线圈始端比所述第三线圈始端更靠近所述第一电极。

5.如权利要求1所述的脉冲变压器，其特征是：所述第四线圈末端比第一线圈末端更靠近所述第四电极。

6.如权利要求1所述的脉冲变压器，其特征是：所述第一台阶上的相邻电极之间具有凹槽，和/或所述第二台阶上的相邻电极之间具有凹槽。

7.如权利要求1所述的脉冲变压器的制造方法，其特征是，包括如下步骤：

将第一导线的一端相对固定在所述第一电极的一侧，将第二导线的一端相对固定在所述第二电极的一侧；

使第一导线和第二导线引向所述第二台阶，并使第一导线和第二导线分别跨过所述第一电极和第二电极；

沿一定方向转动所述中柱，使所述第一导线和第二导线分别引向所述第四电极和第五电极，使第一导线和第二导线卷绕在所述中柱上，然后，使第一导线和第二导线分别引向第五电极和第六电极；

将第三导线的一端相对固定在所述第二电极的一侧，将第四导线的一端相对固定在所述第三电极的一侧；

使第三导线和第四导线引向所述第二台阶，并使所述第三导线和第四导线分别跨过所述第二电极和第三电极；

沿与所述一定方向相反的方向转动所述中柱，使所述第三导线和第四导线分别引向所述第五电极和第六电极，使第三导线和第四导线卷绕在所述中柱上，然后，使第三导线和第四导线分别引向第四电极和第五电极；

使所述第一导线始端和第一导线末端分别与第一电极和第五电极电连接，使所述第二线圈始端和第二线圈末端分别与第二电极和第六电极电连接，使所述第三线圈始端和第三线圈末端分别与第二电极和第四电极电连接，使所述第四线圈始端和第四线圈末端分别与第三电极和第五电极电连接。

8.如权利要求7所述的脉冲变压器的制造方法，其特征是：

所述第一线圈和第二线圈从所述中柱的第一侧面开始卷绕、从所述中柱的第二侧面结束卷绕，所述第三线圈和第四线圈从所述第二侧面开始卷绕、从所述中柱的第一侧面结束卷绕；

其中，所述第一侧面是所述中柱的、靠近所述第一电极的侧面，所述第二侧面是所述中柱的、靠近所述第三电极的、且与所述第一侧面相对的侧面。

9.如权利要求7所述的脉冲变压器，其特征是：所述第二线圈始端比所述第三线圈始端更靠近所述第一电极，和/或所述第四线圈末端比第一线圈末端更靠近所述第四电极。