CN107403679B - 一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器 - Google Patents

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Abstract

一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器，包括外壳体，压注在外壳体中的16只引出端；外壳体中从左至右容纳第一组隔离线圈、第一组共模线圈、第二组共模线圈、第二组隔离线圈；采用锡焊的形式将线圈的引出线按序与壳体引出端焊接导通；在线圈之间填充硅胶，最后环氧树脂胶灌封整个壳体空腔。本发明采用宽温域、耐高直流的环形磁芯，能够承载高直流的能力，在加载高直流后，环形线圈的电感量不会产生明显下降，同时由于采用低应力灌封控制工艺，减小了封装应力，使磁芯具有有效地磁致伸缩空间，降低了磁性材料对温度突变产生应力的敏感性，确保变压器能够产生有效地信号幅度，保证信号传输的稳定性和可靠性。

Description

一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器
技术领域
本发明涉及一种以太网络变压器，特别是涉及一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器，属于以太网通信技术领域。
背景技术
以太网络变压器，利用磁场的耦合对交流信号进行信号传输，利用初次级的物理隔离对杂散共模信号进行滤波，为确保芯片的信号传输、信号过滤、系统保护具有重要的作用。
普通以太网络变压器由于采用普通的铁氧体磁性材料和传统的硬胶直接封装工艺，不能满足极限温度下、加载偏置电流、以及宇航空间高辐射真空环境下的使用要求，从而降低了整个产品的可靠性。因此，亟需设计一种宽温耐高直流高可靠的以太网络变压器，提高线圈本身的极限温度性能和耐高直流性能；同时降低封装应力对产品的影响。
发明内容
本发明技术解决的技术问题为：克服现有技术存在的不足，采用含钴成分的新型磁性材料制作的环形磁芯，提高线圈本身的极限温度性能和耐高直流性能；同时采用低应力控制全灌封技术，降低封装应力对产品的影响，提高了产品的高可靠性。
本发明通过以下方案实现：
一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器，包括：外壳体、引出端、第一组隔离磁芯、第一组共模磁芯、第二组共模磁芯、第二组隔离磁芯、漆包线、硅胶以及环氧树脂胶；
引出端压注在外壳体中，第一组隔离磁芯、第一组共模磁芯、第二组共模磁芯和第二组隔离磁芯均设置在外壳体内，漆包线分别缠绕在第一组隔离磁芯、第一组共模磁芯、第二组共模磁芯和第二组隔离磁芯上，形成线圈，所述线圈引出线与引出端连接形成闭合回路；外壳体中填充有硅胶，环氧树脂胶将外壳体机械密封。
外壳体中填充的硅胶与所述线圈持平。
第一组隔离磁芯和第二组隔离磁芯位于外壳体内的两端，第一组共模磁芯和第二组共模磁芯位于第一组隔离磁芯和第二组隔离磁芯之间。
第一组隔离磁芯、第一组共模磁芯、第二组共模磁芯和第二组隔离磁芯在外壳体内均匀分布。
第一组隔离磁芯和第二组隔离磁芯采用含钴磁性材料制作。
所述含钴磁性材料的成分组成为：Fe2O3重量比53％，MnO重量比32％，ZnO重量比14％，CoO重量比0.03％，其余为Cu。
本发明与现有技术相比的优点和进步主要体现在：
(1)本发明以太网变压器在高直流、宽温度范围使用下具有高可靠信号传输的特点。由于采用了含钴磁性材料制作的环形磁芯，因此能够承载高直流的能力，在加载高直流后，环形线圈的电感量不会产生明显下降，能够产生有效的信号幅度，保证信号传输的稳定性和可靠性。
(2)本发明以太网变压器由于采用低应力灌封控制工艺，减小了封装应力，使磁芯具有有效的磁致伸缩空间，降低了封装应力对磁性材料的影响，保证了磁心在封装后具有有效磁导率；同时在高低温下，由于封装材料和磁芯的膨胀系数不一致，磁芯与壳体之间会产生温变应力，由于采用具有可弹性形变的软胶裹覆，使磁芯具有一定的运动空间，降低了由于温度突变导致胶体变形而产生的应力对磁芯的影响，可保证磁芯在高低温下产生有效电感量。
附图说明
图1是本发明的组成结构图；
图2是本发明变压器侧视剖面图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提出了一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器，包括：外壳体1、引出端2、第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5、第二组隔离磁芯6、漆包线7、硅胶8以及环氧树脂胶9；
本发明的工作过程：采用一体式结构设计，将引出端2压注在外壳体1中；将第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6与漆包线7缠绕形成的线圈依次排列在外壳体1内；所述线圈与引出端2连接形成闭合回路；在排好线圈的外壳体1中填充硅胶8，硅胶8与所述线圈持平；环氧树脂胶9灌封外壳体1中剩余空间，用于将外壳体1机械密封。
采用一体式结构设计，将引出端2压注在外壳体1中；将第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6与漆包线7缠绕形成的线圈依次排列在外壳体1内；所述线圈与引出端2连接形成闭合回路；在排好线圈的外壳体1中填充硅胶8，硅胶8与所述线圈持平；环氧树脂胶9用于将外壳体1机械密封，保护内部线圈，同时将焊点埋没于胶体中，对焊点进行保护，使产品具有良好的空间环境适应性。
第一组隔离磁芯3和第二组隔离磁芯6位于外壳体1内的两端，第一组共模磁芯4和第二组共模磁芯5位于第一组隔离磁芯3和第二组隔离磁芯6之间。第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6在外壳体1内均匀分布，给下一步填充硅胶8留出空间，让硅胶8在第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6之间通畅的流动，可完全填充第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6之间的间隙以及第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6与外壳体1之间的间隙。
外壳体1中填充的硅胶8与所述线圈持平，确保第一组隔离磁芯3、第一组共模磁芯4、第二组共模磁芯5和第二组隔离磁芯6本体全部被硅胶8包裹，形成一层可弹性形变的缓冲层，避免直接与较硬的环氧树脂胶9接触，形成有效地伸缩空间。当产品在极限高低温下工作时，由于有硅胶缓冲层的保护，使磁芯具有磁致伸缩空间，可确保线圈的电感量不会受温度应力的影响。
第一组隔离磁芯3和第二组隔离磁芯6采用含钴磁性材料制作。含钴磁性材料的成分组成为：Fe2O3重量比53％，MnO重量比32％，ZnO重量比14％，CoO重量比0.03％，其余为Cu。由于该磁性材料中含有钴成分，可大大改善磁性材料的耐高直流、宽温域特性，因此当产品加载高直流工作时，磁芯的磁导率不会因加载直流而降低，产品的信号传输特性不会下降，保证产品极限高低温下的信号有效稳定的传输。
本发明的以太网络变压器由发射通道和接收通道两个通道组成，每个通道包含一个隔离线圈和一个共模线圈。隔离线圈起信号耦合和直流隔离作用，共模线圈起共模抑制作用，两个线圈组合在一起完成收发信号的耦合和过滤。
实施例：
使用本发明中所述的磁性材料和封装结构生产的网络变压器具有良好的电性能，其关键电性能-高低温下的电感量相比于普通变压器具有显著提高，如表1和表2所示，使变压器在高直流、宽温域工作条件下，具有有效地信号幅度，确保了信号传输的可靠无误。
表1按本发明生产变压器的电感量
注：加8mA偏置电流进行测试，350uH以上具有有效地信号幅度。
表2普通变压器的电感量
注：加8mA偏置电流进行测试，350uH以上具有有效地信号幅度。
通过上述对比，可看到采用本发明制作的变压器，关键电性能—高低温下的电感量，得到了明显地提升，可产生有效地信号幅度，确保了信号传输的可靠无误。同比普通网络变压器具有更优的极温电感量，可适用于宇航器件的芯片系统，有利于提高整个芯片系统信号稳定性和可靠性，具有很高的可行性和实用性。
综上所述，宽温耐高直流高可靠以太网变压器具有在高直流宽温度范围使用下高可靠传输信号的特点，并且具有良好的环境适应性以及使用可靠性。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种宽温耐高直流高可靠以太网络变压器，其特征在于包括：外壳体(1)、引出端(2)、第一组隔离磁芯(3)、第一组共模磁芯(4)、第二组共模磁芯(5)、第二组隔离磁芯(6)、漆包线(7)、硅胶(8)以及环氧树脂胶(9)；
引出端(2)压注在外壳体(1)中，第一组隔离磁芯(3)、第一组共模磁芯(4)、第二组共模磁芯(5)和第二组隔离磁芯(6)均设置在外壳体(1)内，漆包线(7)分别缠绕在第一组隔离磁芯(3)、第一组共模磁芯(4)、第二组共模磁芯(5)和第二组隔离磁芯(6)上，形成线圈，所述线圈与引出端(2)连接形成闭合回路；外壳体(1)中填充有硅胶(8)，硅胶(8)与所述线圈持平，环氧树脂胶(9)用于将外壳体(1)机械密封，同时将焊点埋没于胶体环氧树脂胶(9)中；
第一组隔离磁芯(3)和第二组隔离磁芯(6)位于外壳体(1)内的两端，第一组共模磁芯(4)和第二组共模磁芯(5)位于第一组隔离磁芯(3)和第二组隔离磁芯(6)之间；
第一组隔离磁芯(3)、第一组共模磁芯(4)、第二组共模磁芯(5)和第二组隔离磁芯(6)在外壳体(1)内均匀分布；
第一组隔离磁芯(3)和第二组隔离磁芯(6)采用含钴磁性材料制作；所述含钴磁性材料的成分组成为：Fe2O3重量比53％，MnO重量比32％，ZnO重量比14％，CoO重量比0.03％，其余为Cu。
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