CN111403158A

CN111403158A - 一种开关电源用平面变压器

Info

Publication number: CN111403158A
Application number: CN202010286906.XA
Authority: CN
Inventors: 王宇琦
Original assignee: CETC 58 Research Institute
Current assignee: CETC 58 Research Institute
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2020-07-10

Abstract

本申请涉及一种开关电源用平面变压器，属于变压器技术领域，所述平面变压器包括：磁心和绕组，所述绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在PCB板的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板。解决了现有技术中变压器体积大的问题，达到了变压器平面化，小型化，超薄化的效果。多层PCB上的铜皮作为变压器的原边和副边，增加电流传输能力同时提供散热。

Description

一种开关电源用平面变压器

技术领域

本申请涉及一种开关电源用平面变压器，属于变压器技术领域。

背景技术

随着集成电路制造技术和开关电源技术的发展，小体积，高功率密度，散热好，低EMI（电磁干扰）,平面化等越来越成为电源的追求目标和发展方向，各种减小电源体积，提高功率密度的方法应运而生，平面变压器技术就是其中之一，传统电源的变压器由缠绕在磁心的多股导线组成，这样的变压器很常见，但是缺点很多：首先这种变压器具有一个大骨架，造成体积大，高度大。而且线圈之间的间距一般较大，难以把控，造成漏感大，进而影响变压器效率和原边mos管，副边二极管应力。

发明内容

本申请提供了一种开关电源用平面变压器，可以解决现有方案中的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种开关电源用平面变压器，所述平面变压器包括：

磁心和绕组，所述绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在PCB板的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板。

可选的，所述原边绕组和所述副边绕组分布在所述PCB板的不同层。

可选的，同一绕组分布在所述PCB板的至少两层。

可选的，所述磁心有两个，围绕同一磁心的不同绕组线圈交错排列。

可选的，所述PCB板的不同层之间的间距小于预设阈值。

可选的，所述原边绕组和所述副边绕组的材质为铜。

可选的，所述原边绕组为6圈，所述PCB板为6层，所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，通过内径过孔串联；所述PCB板的第2层和第5层通过铜皮对称绕有1圈。

可选的，所述副边绕组为4圈，所述副边绕组在所述PCB板的中间两层各绕两圈，并通过过孔串联。

可选的，所述辅助供电绕组为4圈，在所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，并且所述辅助供电绕组与所述原边绕组交错排列。

本申请的有益效果在于：

通过设置包括磁心和绕组的开关电源用平面变压器，其中绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在PCB板的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板；也即通过将磁心形成在PCB板中，磁心柱穿过PCB板；解决了现有技术中变压器体积大的问题，达到了变压器平面化，小型化，超薄化的效果。多层PCB上的铜皮作为变压器的原边和副边，增加电流传输能力同时提供散热。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1 本发明实施例所述的原边绕组的示意图；

图2本发明实施例所述的副边绕组的示意图；

图3本发明实施例所述的原边绕组和辅助供电绕组的示意图；

图4本发明所述的变压器应用的小功率反激式电源的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

请参考图1-图4，其示出了本申请一个实施例提供的一种开关电源用平面变压器，如图所示，所述平面变压器包括：

磁心和绕组，所述绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在PCB（ Printed Circuit Board，印制电路板）板的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板。

可选的，磁心可以采用ER型磁心，选用ER型平面磁心的好处在于磁心相对耦合度好，漏感小。比如，可以为ER18型磁心，其Ae为30.2mm2,Ve为667mm3,其大致功率传输能力为15W/300KHZ;30W/600KHZ。通过专用的磁心粘合胶水粘合。这样磁心耦合度好，漏感低。在磁心的中心圆处可以留出一定气息，避免变压器的磁饱和，同时可以根据电路所需变压器原边电感量控制粘合紧密程度进一步控制气息。磁心为Mn-Zn铁氧体材质，当承受电流越大，铜皮宽度和厚度就要求越大。同时pcb材料最好采用耐热散热的材料。

磁心有两个，磁心的磁心柱通过手工打磨控制气息，进而通过变压器黏结胶水，相互扣合在PCB板上。可选的，本实施例所说的PCB板为6层PCB板，PCB板根据磁心柱尺寸进行挖槽。

原边绕组和所述副边绕组的材质为铜，作为大电流的电流路径，组成功率回路。辅助供电绕组的材质为普通布线，提供小电流给芯片。其中，原边绕组和所述副边绕组可以为2OZ铜厚。所述原边绕组和所述副边绕组分布在所述PCB板的不同层，同一绕组分布在所述PCB板的至少两层，并且围绕同一磁心的不同绕组线圈交错排列。并且，实际实现时，请参考图1，各绕组的导电线圈通过过孔互联，形成闭合的通路。

所述PCB板的不同层之间的间距较小，也即层与层之间的间距小于预设阈值，达到了漏感小的效果。

实际实现时，所述原边绕组为6圈，所述PCB板为6层，所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，通过内径过孔串联；所述PCB板的第2层和第5层通过铜皮对称绕有1圈。请参考图2，所述副边绕组为4圈，所述副边绕组在所述PCB板的中间两层各绕两圈，并通过过孔串联。请参考图3，所述辅助供电绕组为4圈，在所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，并且所述辅助供电绕组与所述原边绕组交错排列。通过执行上述设置，进一步减小漏感。另外，实际实现时，原边绕组、副边绕组、辅助供电绕组在端口上采用0402的0欧姆电阻进行网络区分，也可用于分辨同名端。

请参考图4，其示出了该平面变压器的原理图，如图4所示，该平面变压器可以为反激式变压器结构，1，4，6号绕组互为同名端，2，3，5号绕组互为同名端，原边绕组和副边绕组交替工作，副边绕组与辅助绕组互为正激结构，原边绕组与副边绕组均为主功率回路，辅助绕组为信号回路。

综上所述，通过设置包括磁心和绕组的开关电源用平面变压器，其中绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在PCB板的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板；也即通过将磁心形成在PCB板中，磁心柱穿过PCB板；解决了现有技术中变压器体积大的问题，达到了变压器平面化，小型化，超薄化的效果。多层PCB上的铜皮作为变压器的原边和副边，增加电流传输能力同时提供散热。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种开关电源用平面变压器，其特征在于，所述平面变压器包括：磁心和绕组，所述绕组包括原边绕组、副边绕组和辅助供电绕组；所述磁心嵌入安装在印制电路板PCB的开槽中，所述磁心的磁心柱穿过所述PCB板。

2.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述原边绕组和所述副边绕组分布在所述PCB板的不同层。

3.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，同一绕组分布在所述PCB板的至少两层。

4.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述磁心有两个，围绕同一磁心的不同绕组线圈交错排列。

5.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述PCB板的不同层之间的间距小于预设阈值。

6.根据权利要求1至5任一所述的平面变压器，其特征在于，所述原边绕组和所述副边绕组的材质为铜。

7.根据权利要求6所述的平面变压器，其特征在于，所述原边绕组为6圈，所述PCB板为6层，所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，通过内径过孔串联；所述PCB板的第2层和第5层通过铜皮对称绕有1圈。

8.根据权利要求7所述的平面变压器，其特征在于，所述副边绕组为4圈，所述副边绕组在所述PCB板的中间两层各绕两圈，并通过过孔串联。

9.根据权利要求7所述的平面变压器，其特征在于，所述辅助供电绕组为4圈，在所述PCB板的顶层和底层各绕2圈，并且所述辅助供电绕组与所述原边绕组交错排列。