CN111095448A - 带有平面变压器的电气模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有平面变压器的电气模块(100)。所述电气模块(100)具有壳体(101)，所述壳体具有内部，所述内部具有内部长度(L)和内部高度(PO)。附加地，所述电气模块(100)具有主印刷电路板(110)，所述主印刷电路板具有第一厚度(HO)，所述主印刷电路板(110)配备有至少一个电子组件(112)。根据本发明，所述平面变压器(122)布置在具有第二厚度(H1)的附加印刷电路板(120)上，并且所述主印刷电路板(110)具有凹部(111)，所述凹部(111)容纳所述附加印刷电路板(120)。另外，所述主印刷电路板(110)和所述附加印刷电路板(120)经由连接部(150)连接在一起。

Description

带有平面变压器的电气模块

技术领域

本发明涉及一种电气模块，该电气模块包括平面变压器。

背景技术

特别地，平面变压器用于电路的电流隔离，平面变压器是特殊类型的变压器，其特征在于极其扁平的设计。平面变压器的设计高度可以在毫米范围内，并且优选地用于电气模块或电气设备中，该电气模块或电气设备旨在相对于其几何尺寸特别紧凑。在这种情况下，平面变压器可以传输能量、信号和/或数据。变压器的特性还使得互连不同交流电压电平的电路成为可能。

EP 2818031 B1描述了一种平面变压器，其设计成使得极其扁平。这通过将平面变压器的各个绕组并排布置在一个平面中来实现的，而不是像传统的那样一个在另一个上面。结果，可以进一步减小平面变压器的设计高度。

具有较低设计高度的平面变压器特别适用于具有较低设计高度的狭窄电气设备。例如，这种电气设备是隔离放大器。

例如，从DE 10 2015 108 911 A1中已知平面变压器在隔离放大器中的结构和用途。

对于诸如隔离放大器的狭窄电气设备而言，重大的挑战在于如何最大程度地利用壳体内的可用空间，以便能够以具有所需间距和相关的导电轨道的方式尽可能地布置所有组件。在这种情况下，由于壳体的边界指明了最大安装高度，所以壳体内部可用的总高度特别地与电路板或印刷电路板的安装相关。

另一方面，隔离放大器通常尺寸设计成适合工业应用。在这种情况下，例如，它旨在使连接到隔离放大器的传感器也能够用于有爆炸危险的区域。因此，根据相关标准，例如，根据DIN EN 60079-11来设计用于此目的隔离放大器并确定其尺寸。在确定尺寸时，除了各种安全方面之外，也可能会涉及到对隔离属性的特殊要求，这些属性分组为要遵守的电气间隙和爬电距离以及固体隔离。在这种情况下，关于平面变压器和隔离放大器的尺寸和几何设计，请参考DINEN 60079-11的表5，例如版本EN 60079-11:2012，其表5是附图9的表的基础。表5规定了为了符合特定的保护级别或电压等级，对于空气隔离和固体隔离的间距而言所要满足的电气间隙和爬电距离以及隔离距离的最小值。

DIN EN 60079-11，版本EN 60079-11:2012的表5规定，例如在375V电压等级中，保护级别为ia，ib的固体隔离中的隔离距离的值必须至少为一毫米(1.0mm)。该值称为“隔离距离”或“T0”。据此，在电气设备中使用的组件中，规定的隔离距离T0规定了最小间距，并且在每种情况下都要遵守。这也适用于例如在水平方向上(在同一层上并排)和在垂直方向上(在不同层上，一个在另一个上面，在其间具有绝缘层)的电路板的导电轨道。据此，如果旨在根据相应的标准来确定隔离放大器或其变压器中的隔离距离T0，则必须满足这些规格。

然而，在确定包括变压器，特别是平面变压器的电气设备或电气模块的尺寸时，经常会出现实际问题。即使根据标准确定尺寸的窄型变压器原则上可装入窄型壳体(例如隔离放大器的壳体)的可用腔体P0中，为了确保所需的保护级别，变压器也必须使用特定厚度的电路板。例如，根据标准DIN EN 60079-11，例如根据版本EN 60079-11:2012(参见图9)，如果要遵守标准DIN EN 60079-11(参见图9)的表5的所谓的“375V等级”，则应使用例如至少1mm的电路板厚度，因为此保护级别的T0＝1mm。符合上述最小间距的变压器称为“本质安全变压器”。如果符合关于电气模块或电气设备的所有最小间距，则将电气模块或电气设备称为“本质安全”。

据此，本质安全标准规定了用于变压器的电路板的具体最小厚度。但是，通常期望使电路板的厚度尽可能地保持薄，以便能够最大程度地利用壳体内部的有限空间，从而将组件与组件一起安装在电路板上，特别是为了利用最大可能的安装高度。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括平面变压器的电气模块以便尽可能满足关于作为整体的平面变压器或电气模块的安全要求，并且还能够较好地使用电气模块的壳体内的总高度。

该目的通过具有根据权利要求1所述的特征的电气模块来实现。从属权利要求涉及优选或有利的实施例和改进。

因此，本发明提出了一种包括平面变压器的电气模块，该电气模块包括具有内部的壳体。壳体的内部具有内部高度。此外，电气模块包括具有第一厚度的主电路板，至少一个电子组件布置在主电路板上。此外，平面变压器布置在具有第二厚度的附加电路板上，主电路板包括容纳附加电路板的凹部。在这种情况下，主电路板和附加电路板通过连接部相互连接。此外，在各种情况下，主电路板和附加电路板可以都包括多个导电层和电绝缘层。

在本文中，应将“电路板”(电路卡，板或印刷电路板，PCB)理解为电子组件的载体。在此提出的电路板，例如主电路板和一个或多个附加电路板，可以布置在共同的壳体中。壳体保护电气模块的内部结构。壳体可以例如是长方体或任何期望的几何形状，其使得可以将电气模块的组件布置在壳体内部。在这种情况下，内部具有几何延伸部分，该部分具有高度，宽度和深度，所述变量不必在各种情况下都在壳体内的所有点处具有相同的尺寸，即壳体例如可以偏离矩形底部或长方体几何形状。

在下文中，术语“电气模块”旨在被理解成电气模块可以是更复杂的电气设备的一部分。在这种情况下，电气模块应理解为具有其本身壳体的完整单元，该壳体可以包括用于与其它模块或电气设备进行电和/或机械接触的接口。此外，电气模块可以是电气设备的一部分。

此外，还可以通过组装多个模块以形成整体单元，例如通过将单个模块壳体成排地布置在公共电导轨上或通过电互连所述模块以形成较大的单元，例如，电气设备。

根据本发明提出的模块优选地具有这样的壳体，即，其总高度P1或在竖直方向上的总厚度在毫米范围内，例如从大约0.5cm到大约1.8cm或更大，但最大为几厘米，优选地小于2厘米。例如大约3mm至大约5mm的壳体的总高度也是可能的。因此，根据壳体的壁厚，例如4.5mm至大约1.6mm保留在壳体内部的作为总安装高度P0。“总安装高度”应理解为模块相对于布置在壳体内部中的电路板在正交方向上的延伸。可以在电路板的两侧上都提供总安装高度，即从电路板的相关表面到模块壳体的相关内部边界。此外，电气模块的壳体形状优选为长方体，从而导致沿主电路板的总安装高度是恒定的。

例如，电路板具有1mm的厚度H0。在从壳体的总高度P1中减去电路板厚度H0之后，总安装高度P01和P01保持在电路板的两侧上，在每种情况下总安装高度可能小于2mm。

提出不应将平面变压器直接容纳在电气模块的主电路板上，而应将其布置在附加电路板上。为了此目的，主电路板包括凹部，附加电路板布置在所述凹部中。以这种方式，在预定区域中，可以由附加电路板替换主电路板。将附加电路板集成到主电路板的表面中是有利的，因为以紧凑的方式使用了电气模块的壳体内部的空间，以便在其中布置其它机械组件(诸如插头连接部和电气组件)和平面变压器。使用附加电路板的优点在于，即使主电路板不具有用于其目的的足够大的厚度，也可以满足隔离要求。

此外，使用主电路板和附加电路板使得可以满足多个尺寸标准。主电路板可以具有最小的第一厚度以确保主电路板的机械性能。然而，所述第一厚度将不足以确保针对平面变压器的所需最小间距T0。因此，在不采取附加措施的情况下，平面变压器不可以集成到模块中，而是布置在附加电路板上。附加电路板具有最小厚度以确保平面变压器的所需的保护级别。除了机械要求之外，还针对所需的最小间距T0在电气上确定所述附加电路板的尺寸。

此外有利的是，主电路板和附加电路板之间的连接部可以设计成阶梯状的方式。阶梯可以改善机械固定，因为阶梯的几何形状可以提供接触表面。此外，阶梯也适合于建立电安全接触。在这种情况下，有利的是，连接部本身可以是主电路板和/或附加电路板的一部分。这意味着，在此种情况下，在主电路板和附加电路板之间不使用其它组件来提供连接，而是所提供的电路板的几何形状用于提供连接。阶梯状的几何形状是有利的，因为阶梯根据壳体内部的阶梯的位置提供接触表面或支承表面。在这种情况下，“阶梯”应理解为这样的几何形状，其包括具有第一取向的第一表面和具有第二取向的第二表面，第一表面和第二表面布置成彼此成直角或近似成直角。在这种情况下，可以按需设计两个表面在空间中的位置，并且可以与常规阶梯不同。有利地，阶梯状几何形状的表面中的一个表面取向成与电路板中的一个电路板的表面平行。此外，阶梯状几何形状的表面中的一个表面有利地取向成与电路板中的一个电路板的表面成直角。

此外有利的是，可以通过阶梯在主电路板上形成连接部。在这种情况下，例如可以将阶梯设计成使得将附加电路板被支撑在主电路板上，并且该阶梯同时用作附加电路板的机械止挡件。

附加地或替代地，有利的是，可以通过阶梯在附加电路板上形成连接部。在本实施例中，例如，可以将主电路板支撑在附加电路板上。如果附加电路板和主电路板在其边缘区域均具有阶梯状的几何形状，则两个电路板的阶梯状的几何形状可以形成互锁的几何形状或相互支撑的几何形状，由此改善固定性。

在另一个实施例中，连接部可以包括倾斜的接触表面。例如，倾斜的接触表面可以形成在主电路板和/或附加电路板的边缘区域中。在这种情况下，可以以任何期望的角度形成倾斜的几何形状作为电路板的外边缘。

此外有利的是，连接部可以是线性的。“线性连接部”应理解为具有较小的接触表面的连接部，并且理想地，当从三维视角观察时，该连接部由线形成。当在横截面中观察时，所述线表现为点，并且在主电路板和附加电路板之间提供连接。在三维视图中，可以将点状连接的横截面描述为任何所需空间位置的线性连接部或接触线。可以将这种接触线以机械和/或电连接提供，例如作为深度铣削部，可以通过深度铣削部的金属化来实现电接触。此外，例如可以通过点焊或通过钎焊连接来提供线性连接部，尤其是以电连接形式的线性连接部。据此，线性连接部有利地用于在两个电路板之间建立电连接。此外，连接部也可以兼具电连接和机械连接。在此种情况下，该连接部可以在主电路板和附加电路板之间提供机械稳定性和电连接。线性连接部的优点是例如以简单的方式建立连接。可以经济有效且快速地建立所述连接。

在又一个实施例中，连接部可以包括接触表面。在这种情况下，可以将接触表面倾斜地、竖直地或垂直地布置在壳体内部或相对于电路板中的一个电路板倾斜地、竖直地或垂直地布置。“接触表面”应理解为这样的区域，该区域至少部分是平面的并且允许两个电路板之间在多个点或一个连续表面上的接触。可以例如由阶梯状的几何形状提供接触表面，只要配合的接触表面在平面上接触阶梯状的几何形状即可。接触表面的优点在于，可以使得连接部形成为防振的，例如在有爆炸危险的环境中，这可能是有利的。

线性连接部和借助于接触面的连接部的组合也是可能的。因此，例如可以在一个区域中提供平面连接，而在另一个区域中提供线性连接部，这两种连接部类型在主电路板和附加电路板之间一起形成了根据本发明的连接部。

在一个实施例中，有利的是，连接部可以包括深度铣削部。在这种连接部中，深度铣削部理解为机械凹陷，其设计成能够提供连接。因此，深度铣削应理解为垂直铣削(z轴铣削)，其中铣削一个或多个非竖直连续凹陷。例如，附加电路板包括深度铣削部，该深度铣削部与主电路板上的相应几何形状相互作用并提供连接。主电路板也可以包括深度铣削部，该深度铣削部与附加电路板上的相应几何形状相互作用并提供连接。深度铣削部是有利的，因为例如它易于制造并且在这种情况下可以制造出精确的几何形状。

在一个实施例中，有利的是，主电路板可以相对于内部高度居中地布置。这是有利的，因为可以以相同的方式将组件安装在主电路板的两侧上，主电路板可以装配组件。此外，还可以以简单的方式实现主电路板与外部的接触，其中壳体包括凹部，主电路板可以至少部分地穿过该凹部以便例如提供可插拔组件安装技术的插头连接部。由于壳体的均匀壁厚，主电路板相对于内部高度或相对于外部高度的对称布置意味着接触也居中地布置在壳体上。

在替代实施例中，关于主电路板的位置，可以使主电路板相对于内部高度不对称地布置。这是有利的，因为可以在主电路板的一侧上布置特别高的组件，而在主电路板的相对侧上布置具有较低设计高度的组件。以这种方式，可以将较高的部件或组件容纳在主电路板上，如果没有这种建议的主电路板布置，则这些部件或组件将在壳体中不具有足够的空间。

此外有利的是，连接部可以提供电连接和机械连接。由此，一个连接部提供了两种功能，这又节省了空间。该连接位于壳体的内部，并且优选地是自动建立的。

此外，主电路板和附加电路板包括共同的金属化接触表面可能是有利的。这种接触表面有利于主电路板和附加电路板之间的永久连接。例如，接触表面包括铜材料。此外，接触表面可以由一个或多个金属垫形成。

在有利的实施例中，主电路板的第一厚度可以小于附加电路板的第二厚度。因此，两个电路板的高度是不同的。因此，根据机械标准设计主电路板的厚度，并使其尽可能地薄。这使得可以在主印刷电路板的任一侧上提供更大的安装空间。此外，附加电路板要符合平面变压器的设计标准，该平面变压器例如设计为本质安全的平面变压器。在此种情况下，不仅根据机械标准来设计附加电路板的厚度，而且还根据电气标准来设计附加电路板的厚度，以便例如符合特定的保护级别。因此，附加电路板的高度或厚度将有利地大于主电路板的高度或厚度。

此外有利的是，主电路板在两侧均配备有至少一个组件。以这种方式，大量地使用了电气模块的壳体内部的可用空间。

根据另一个优选实施例，电气模块提供隔离放大器。

在这种情况下，将隔离放大器理解为这样的电气单元，其借助于平面变压器来提供至少两个电路的电流隔离，并且同时提供适合于增加电压、电流和/或信号的传输比。在电压值加倍的情况下，例如相对于隔离放大器的输入值与输出值，使用的传输比为1:2。

此外，可以在有爆炸危险的区域中使用隔离放大器。所提出的隔离放大器例如符合为此所需的标准，诸如标准DIN EN 60079-11，特别是标准DIN EN 60079-11，例如，版本EN 60079-11:2012中规定保护级别的值。据此，根据本发明的隔离放大器设计和尺寸设置成使得能够考虑安全方面，特别是为了符合隔离特性或最小隔离间距的要求。为此，标准DIN EN 60079-11，例如EN 60079-11:2012版本规定了隔离放大器内及其与周围环境之间的隔离特性和最小间距，具体取决于所需的保护级别。在此种情况下，作为隔离放大器的一部分，平面变压器满足所需保护级别的要求，并因此可以设计为“本质安全平面变压器”或“本质安全变压器”。在这种情况下，应将“本质安全”理解为这样的技术术语，即应相对于标准理解，诸如标准DIN EN 60079-11，例如版本EN 60079-11:2012。

因此，可以提供具有最小隔离间距的电气模块，该最小间距是根据DIN EN 60079-11，版本EN 60079-11:2012的表5选择的，特别地，电气模块的隔离距离为至少一毫米。在此种情况下，可以提供本质安全的模块，该模块符合DIN EN 60079-11，版本EN 60079-11:2012中表5的最小间距，该模块可以用于有爆炸危险的区域中。

附图说明

可以在参考附图仅以举例的方式描述的优选实施例的以下描述中发现本发明的其它特征和优点，在附图中：

图1是包括平面变压器的电气模块的设计的第一实施例的横截面视图，该模块在本发明的范围内；

图2是包括平面变压器的电气模块的设计的第二实施例的横截面视图，该模块在本发明的范围内；

图3是包括平面变压器的电气模块的设计的第三实施例的横截面视图，该模块在本发明的范围内；

图4是集成在主电路板上的附加电路板的实施例的平面图；

图5是图4的附加电路板的平面图；

图6是主电路板的实施例的横截面视图；

图7是包括深度铣削部的附加电路板的实施例的横截面视图；

图8示出了包括金属触点的图7的附加电路板；

图9是示出针对基于标准EN 60079-11的标准版本EN 60079-11:2012的表5的特定保护级别的电气间隙和爬电距离以及隔离距离的表；

图10是具有一个倾斜接触表面和一个笔直接触表面的连接部的实施例；

图11是具有两个倾斜接触表面的连接部的实施例；

图12是具有两个阶梯状几何形状的连接部的实施例；以及

图13是具有一个倾斜接触表面和阶梯状几何形状的连接部的实施例。

具体实施方式

在下文中，参考图1、图2和图3，它们分别示出了本发明的优选实施例。图1至图3是电气模块100的各个横截面，图1至图3的实施例在电路板的布置及其彼此的连接部150方面不同。电气模块100各自具有壳体，其中在每种情况下都布置有主电路板110和附加电路板120。

通常，厚度为H0的至少一个电路板PCB1或印刷电路板位于具有狭窄壳体的这种类型的电气模块或电气设备中，该电路板或多或少地居中布置在壳体的可用腔体中，具体取决于实施例。电子组件B1、B2安装在电路板PCB1上，这些电子组件构成模块或设备的电子功能。为了最佳地利用可用空间，通常在主电路板110的两侧上都提供电子组件。如图1至图3所示，例如，组件B1 112布置在主电路板110的上表面上，并且组件B2 113布置在下表面上。两侧都安装意味着主电路板PCB1 110通常或多或少地竖直定位在腔体的中心，以便安装高度P01和P02相同或近似相同。替代于此，主电路板PCB1 110也可以以稍微不对称的方式移位，以便例如可以将更大高度的组件112、113布置在主电路板110的上表面上，并且较小高度的组件112、113可以布置在下表面上，从而满足不同的安装高度的需要。此外，在附加电路板120上，组件也可以布置在附加电路板的上表面和/或下表面上。作为示例，图1示出了附加电路板120的上表面上的组件127。

如果希望将主电路板110的外部端子设计成使得主电路板110上的金属化旨在在插头连接器中建立直接接触，则主电路板110或多或少地对称定位在壳体101的腔体内是有利的。在这种情况下，例如，可以将主电路板110的金属触点推入壳体101外部或内部的插头连接器中。

图1至图3所示的电气模块可以是隔离放大器。这种隔离放大器设置在狭窄的壳体中。

图1至图3的电气模块各自具有例如大约6.2mm的外部宽度P1。在设备内提供腔体，该腔体具有例如大约4.5mm的内部高度P0。腔体例如由两个壳体部分包围，两个壳体部分具有例如大约0.85mm的壁厚。

在这种情况下，例如，主电路板110可以具有例如大约0.8mm的厚度H0。在每种情况下，这使得在长方体壳体的高度为P0的空腔内实现最大安装高度P01和P02。如果减小电路板HO的厚度，则可以进一步增大安装高度P01和P02。然而，机械方面、隔离要求和电路板的层结构与此矛盾，结果是通常选择大约0.5mm至大约1.0mm的电路板厚度。例如，安装高度P01、P02分别约为1.85mm。在这种情况下，通常还考虑制造公差，并且因此各个值可能不同。

隔离放大器的核心组件是变压器。因此，几乎每个隔离放大器都包括至少一个变压器，该变压器根据标准确定尺寸以具有特定的保护级别。在变压器的区域中，例如，固体隔离中的电隔离的绕组彼此必须至少保持测量值T0。此外，隔离放大器的变压器优选地设计为平面变压器。根据本发明，平面变压器布置在附加电路板上，该附加电路板上的电路板厚度H1可以为例如1.5mm，隔离放大器的主电路板110设计成电路板厚度H0为例如0.8mm。因此，将产生以下相关性：H1>H0和H1>T0，T0是特定保护级别所需的最小间距，例如，根据标准DIN EN 60079-11例如，版本EN 60079-11:2012(参见图9)的表5为1mm。

图1是包括平面变压器的电气模块100的设计的第一实施例的横截面视图，该模块在本发明的范围内。

将平面变压器制造成厚度为H1的附加电路板PCB2上的组件，该附加电路板符合所有隔离要求，因此该平面变压器可以用作本质安全平面变压器。此外，平面变压器包括铁素体芯部，该铁素体芯部包括两个铁素体芯部部件。平面变压器的铁素体芯部部件F1和F2在两个方向上从附加电路板沿竖直方向伸出距离K1和K2，因此变压器的总厚度为K1+H1+K2。平面变压器的总厚度通常可以是例如大约4mm。结果，平面变压器装配在例如大约4.5mm的腔体P0中。

附加电路板在其外层上具有端子，端子例如经由钎焊连接形式的连接部150与主电路板PCB1 110电气和机械接触。因此，平面变压器122是可以例如以SMT工艺安装的独立组件，并且主要包括作为主要组件的附加电路板PCB2 120，该附加电路板也包含绕组以及两个铁素体芯部部件F1 124和F2 125。在这种情况下，两个铁素体芯部部件124和125可以设计为延续部件，即具有相同的高度，但这不是必需的。此外，除了平面变压器之外，附加电路板还可以容纳另外的组件B3，诸如特别是同样基于SMT技术的保护组件(熔断器、电阻器、半导体等)。这可能有很多原因。因此，此措施使得例如可以甚至更好地利用可用的安装空间，此外，与将组件B3布置在主电路板110上相比，可以将组件B3更好地热耦合至变压器。例如，在发生故障时，这对变压器进行热监控可能很方便。

主电路板PCB1 110包括凹部111，该凹部111能够经由连接容纳附加电路板。此外，附加电路板120包括在变压器122的区域中的凹部121，一个或两个半芯可以通过该凹部伸出，例如下部半芯F2 125。

然而，在图1的实施例中，主电路板PCB1 110未垂直地定位在腔体P0的中心，而是向下移位至使得安装高度P02小于安装高度P01的程度。根据具体的尺寸，PO 2可能如此小，以至于即使组件B2 113具有非常小的高度，例如，小于一毫米(<1mm)，可能也根本无法安装。

为了避免这种情况，还提出了根据图2的第二实施例。在这种情况下，主电路板PCB1 110在具有内部高度PO的壳体101的腔或内部保持竖直居中或至少近似竖直居中，使得安装高度P01和P02相同或至少尺寸近似相同，并且组件B1和组件B2都有足够的空间。

在这种情况下，根据图2，在附加电路板PCB2 120中方便地制造了所谓的深度铣削部151，作为连接部150，该深度铣削的尺寸设计成使得保持了两个电路板110、120之间的电气和机械连接，例如通过边缘金属化，并同时针对公差进行设计，使得变压器主体(厚度为H1+F1+F2)仍可装配在腔体P0中。

根据图2中的第二实施例的设计是尤其有利的，因为可以使用机器方便地生产该设计，并且还在于，电路板PCB1 110可以或多或少地保持在空腔的中心，这有利于在电路板的任一侧上的组件B1和B2。

图3是包括平面变压器122的电气模块100的设计的第三实施例的横截面视图，该模块在本发明的范围内。在本实施例中，主电路板PCB1 110或多或少地保持在中央位置，如附加电路板PCB2 120那样。然而，附加电路板PCB2 120现在不再像在图1和图2的实施例中的情况那样搁置在电路板PCB1 110上，而是“浮在”主电路板PCB1 110的凹部111中。这可以例如通过在制造过程中的临时保持器来实现。在该位置，两个电路板110、120(PCB1和PCB2)机械和电气互连，这可以例如通过焊接连接来实现。在第三实施例中，由于可以省略深度铣削部151，因此与第二实施例相比，附加电路板PCB2 120可以更经济有效。

图4至图8示出了根据本发明的其它可能的实施例。在这种情况下，图4示出了基于图2的第二实施例的实施例中的主电路板PCB1 110。图5至图8还示出了其它细节。

图4是电气模块100的内部的平面图，其包括主电路板110和附加电路板120。将包括两个平面变压器130、140的附加电路板PCB2 120附接到图4的主电路板PCB1 110，每个平面变压器包括铁素体芯部对F1和F2，在图5的平面图中仅铁素体芯部部件131、141可见。主电路板PCB1 110具有图6所示的层结构114，其包括四个导电层和中间隔离层。

在每种情况下，图4和图5的附加电路板PCB2 120在两个边缘上包括深度铣削部151。深度铣削部151用作主电路板110和附加电路板120之间的连接部150。深度铣削部151上提供了可以焊接到主电路板PCB1的铜触点或铜垫(可选的边缘金属化)。

在图5的附加电路板PCB2 120的内层上示出了平面变压器130、140的绕组。在图5中未示出的另一个内层上提供了另外的导电轨道，导电轨道也是单个绕组的一部分并组成了这些绕组。铜表面可以布置在外层上，该表面可以用于屏蔽。

图6示出了主电路板PCB1的层结构，其例如具有大约0.9mm的最大厚度。在图6的竖直方向上测量的各个层(可选地是铜和隔离层)具有在毫米范围内的厚度，例如，在每种情况下对于铜层为35μm，以及在每种情况下对于隔离层为200μm。

图7通过示例示出了图4的附加电路板的层结构。根据图7的附加电路板PCB2 120具有层结构126，其包括四个导电层和中间隔离层。在图7的竖直方向上测量的各个层的尺寸类似于图6中的尺寸，具体地，在每种情况下对于铜层为35μm，以及在每种情况下对于隔离层为200μm至600μm，对于平面变压器，还可以在各个层之间提供通孔。在这种情况下，在没有考虑外部铜层的情况下，包括四个层的层结构具有例如大约1.45mm的最大厚度。此外，附加电路板具有阶梯状的几何形状152，在其下表面上布置有边缘金属化153形式的金属接触表面，该表面在图8中示出。

图8示出了包括边缘金属化层153的实施例，在这种情况下，金属是铜(边缘电镀的垫)。特别地，边缘金属化153使得可以在主电路板和附加电路板之间提供电连接。

图10至图13是除图1至图3之外的电气模块100的其它实施例的横截面视图，图10至图13仅示出了所提供的一些组件，并且未示出例如壳体101和电子组件112、113。图10至图13分别示意性地示出了主电路板110和附加电路板120，附加电路板120至少部分地由两个芯部件124和125围绕。在本实施例中，与具有较大厚度或高度的附加电路板120相比，主电路板110具有较小的厚度。

图10至图13示出了主电路板110与附加电路板120之间的连接部150的类型的各种变型。在这种情况下，图10至图13的每个实施例在各种情况下包括两个连接部150，这两个连接均以相同或相似的方式设计。然而，也可以组合不同的变型，使得例如在根据图10的电气模块100中形成第一连接部150，并且在根据图12的电气模块中形成第二连接部150。在本发明的范围内，任何期望的变型都是可能的。

图10示出了主电路板110的一个笔直接触表面与附加电路板120的一个斜接触表面之间的连接部150的实施例。在这种情况下，图10中的接触表面相对于主电路板110的水平取向成大约45度角从底部向上延伸。连接表面的钝侧搁置在附加电路板的下边缘上，并且连接表面的尖端搁置在附加电路板120的上边缘上。在这种情况下，附加电路板120的高度超过主电路板110的高度。

图11示出了具有主电路板110和附加电路板120的公共倾斜接触表面的连接部150的实施例。在这种情况下，主电路板110还具有倾斜边缘表面，该倾斜边缘表面对应于附加电路板的倾斜边缘表面，使得两个边缘表面在整个表面上彼此机械接触。除了机械连接部150之外，还提供了电连接部150，该电连接是线性的并且在图11的横截面视图中以点示出。

图12示出了包括阶梯状的机械接触表面的连接部150和在该阶梯处的线性电连接部150的实施例，其在图12的横截面视图中示出为点状连接。在这种情况下，主电路板110的边缘区域包括阶梯，该阶梯向上形成接触表面。附加电路板120的边缘区域还包括阶梯，该阶梯向下形成接触表面。两个阶梯状的几何形状彼此对应。在这种情况下，附加电路板120在连接部150处搁置在主电路板110上。反转支撑也将是可能的，结果是主电路板110搁置在附加电路板120上。

图13示出了连接部150的实施例，其中主电路板110在其边缘区域中包括倾斜接触表面。此外，附加电路板120在其边缘区域处具有阶梯状的几何形状。在这种情况下，当考虑电路板110、120的深度时，两个电路板110、120的两个边缘几何形状仅在一点处或在一条线上机械接触。在横截面视图中的此点处，提供了两个电路板110、120之间的连接部150，该连接同时机械地和电气地起作用。

总体上，可以提供电气模块100，其包括主电路板110和至少一个附加电路板120，主电路板110和附加电路板120可以电气地和机械地互连。该连接部150的优点在于，电气模块100总体上可以具有较低的设计高度，并且同时还可以在标准DIN EN 60079-11的意义上或者在国际水平版本EN 60079-11:2012上以本质安全的方式进行操作。

附图标记列表：

100 电气模块

101 壳体

102 壁厚

110 主电路板PCB1

111 主电路板中的凹部

112 电子组件B1

113 电子组件B2

114 包括层C01、C02、C03、C04的主电路板的层结构

120 附加电路板PCB2

121 附加电路板中的凹部

122 第一平面变压器

123 铁素体芯部

124 第一平面变压器的第一铁素体芯部部件F1

125 第一平面变压器的第二铁素体芯部部件F2

126 包括层C01、C02、C03、C04的附加电路板的层结构

127 电子组件B3

130 第二平面变压器

131 第二平面变压器的铁素体芯部部件

132 第二平面变压器的初级绕组

133 第二平面变压器的次级绕组

140 第三平面变压器

141 第三平面变压器的铁素体芯部部件

142 第三平面变压器的初级绕组

143 第三平面变压器的次级绕组

150 连接部

151 深度铣削部

152 阶梯状几何形状

153 边缘金属化

H0 电路板的厚度或电路板厚度

H1 电路板的厚度或电路板厚度

K1 铁素体芯部部件F1的高度

K2 铁素体芯部部件F2的高度

P0 壳体内部的腔体的高度

P1 壳体的外部宽度

P01 壳体内部的安装高度

P02 壳体内部的安装高度

T0 针对保护级别所需的最小间距。

Claims (15)

1.一种电气模块(100)，其包括平面变压器(122)，所述模块包括：壳体(101)，所述壳体具有内部，所述内部具有内部高度(P0)；主电路板(110)，所述主电路板具有第一厚度(H0)，在所述主电路板(110)上布置至少一个电子组件(112)；其特征在于，所述平面变压器(122)布置在附加电路板(120)上，所述附加电路板具有第二厚度(H1)；所述主电路板(110)包括凹部(111)，所述凹部容纳所述附加电路板(120)；以及所述主电路板(110)和所述附加电路板(120)经由连接部(150)相互连接。

2.根据权利要求1所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)是阶梯状的。

3.根据权利要求1或2所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)通过阶梯形成在所述主电路板(110)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)通过阶梯形成在所述附加电路板(120)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)包括倾斜接触表面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)是线性的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)包括接触表面。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)包括深度铣削部(151)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述主电路板(110)相对于所述内部高度(P0)居中地布置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述主电路板(110)布置成相对于所述内部高度(P0)不对称。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述连接部(150)提供电连接和机械连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述主电路板(110)和所述附加电路板(120)包括共同的金属化接触表面。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述主电路板(110)的所述第一厚度小于所述附加电路板(120)的所述第二厚度。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，主电路板(110)的两侧均安装有至少一个部件(112、113)。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的电气模块(100)，其特征在于，所述电气模块(100)提供隔离放大器。

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