CN114639541A - 集成变压器和共模电感的制造方法及其网络变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电器元件的技术领域，更具体地，涉及集成变压器和共模电感的制造方法及其网络变压器。集成变压器和共模电感的制造方法，其中，包括以下步骤：S1.PCB板上布线：在PCB板上布局布线，形成符合需求的PCB板；S2.装配PCB板与磁芯：通过机械手将PCB板与磁芯装配在一起；S3.在线测试：通过在线测试把不合格的产品在线打掉或者标记；S4.形成良品：经过步骤S3后，出来集成变压器和共模电感的良品。本发明的制造方法步骤简单，通过该制造方法提高了生产效率，降低了生产成本；针对多路或者任意路的网络变压器，可以按照这个方法进行复制，在一个PCB上集成任意路的变压器和共模电感。

Description

集成变压器和共模电感的制造方法及其网络变压器
技术领域
本发明涉及电器元件的技术领域，更具体地，涉及集成变压器和共模电感的制造方法及其网络变压器。
背景技术
网络变压器，产品主要应用于：高性能数字交换机；SDH/ATM传输设备；ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备；FILT光纤环路设备；以太网交换机等等。它在一块网卡上所起的作用主要有两个，一是传输数据，它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端；一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备。
目前的传统网络变压通常由几部分组成:1:1绕线变压器(漆包线绕线加上磁环)(由漆包线加上磁环)，共模电感(漆包线绕线加上磁环)，封装塑料底座，塑料上盖，焊盘支架等。
传统网络变压的绕线需要人工在磁环绕漆包线，需同时通过漆包线绕线加上磁环制造成1:1绕线变压器，以及通过漆包线绕线加上磁环制造成共模电感，然后焊接在产品的塑料支架上，然后测试检验，最后盖上盖子。故整体的生产效率低，生产成本高，不能实现全自动生产。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供集成变压器和共模电感的制造方法及其网络变压器，其制造方法步骤简单，通过该制造方法提高了生产效率，降低了生产成本；而且通过该制造方法生产出来的网络变压器应用范围广泛。
本发明的技术方案是：集成变压器和共模电感的制造方法，其中，包括以下步骤：
S1.PCB板上布线：在PCB板上布局布线，形成符合需求的PCB板；
S2.装配PCB板与磁芯：通过机械手将PCB板与磁芯装配在一起；
S3.在线测试：通过在线测试把不合格的产品在线打掉或者标记；
S4.形成良品：经过步骤S3后，出来集成变压器和共模电感的良品。
具体的，所述的步骤S2中，通过机械手将PCB板安装在磁芯之间，磁芯再固定在一起，形成闭合磁路。
应用所述集成变压器和共模电感的制造方法的网络变压器，其中，包括PCB板、磁芯，所述的PCB板为叠层式结构，PCB板的层数为n，n大于等于1；
所述的磁芯分别设于PCB板板状结构的垂直方向上，所述的PCB板夹持于磁芯之间；
所述的PCB板内设有导线，所述的导线至少包括一导线起点和一导线终点、变压器中心抽头；
所述的PCB板内还设有PCB板开孔，磁芯包括一磁芯中柱，所述的磁芯中柱穿过PCB板开孔，且所述的导线环绕于所述的PCB板开孔。
进一步的，所述的磁芯的数量为2个，2个磁芯分别垂直设于PCB板板状结构的两端。
进一步的，所述的磁芯中柱的中轴线与PCB板开孔的中轴线位于同一直线上。
进一步的，所述的磁芯中柱的外轮廓形状与PCB板开孔的形状相匹配。
进一步的，所述的PCB板的层数n大于1时，每层PCB板上均设有PCB板过孔，每层PCB板的导线通过PCB板过孔连接。
进一步的，所述的PCB板包括PCB板嵌入部和PCB板主体部，所述的PCB板嵌入部与PCB板主体部一体成型，所述的PCB板主体部夹持于2个磁芯之间，所述的PCB板嵌入部嵌入产品内部。
进一步的，所述的磁芯还包括磁芯边柱，所述的磁芯边柱对称设于磁芯中柱两侧，且PCB板主体部设于磁芯边柱内。
进一步的，所述的2个磁芯均为E型架构磁芯，或者其中一个磁芯为E型架构磁芯，另一个磁芯平板架构磁芯。
与现有技术相比，有益效果是：本发明的制造方法步骤简单，通过该制造方法提高了生产效率，降低了生产成本；针对多路或者任意路的网络变压器，可以按照这个方法进行复制，在一个PCB上集成任意路的变压器和共模电感。
本发明把原来单路单个的变压器和共模电感的磁芯集成到一起，做到无论多少路，都可以只有两个组装件：PCB+磁芯，容易生产，提高效率，降低成本，而且一致性也很好。
本发明可以兼容替代原有传统网络变压器的产品，采用PCB+磁芯两件式组成一个器件，效率和成本远远优于目前传统产品。而且成品可以做出和设备产品一体(即共用设备主板PCB，里面走线绕出变压器和电感，外面装两个磁芯即可)，也可以做出标准产品，兼容传统方案，实现全自动化生产，效率成本一致性都有优势。
本发明应用可以是PC，notebook，路由器，光猫，电视机等任何有网络功能的电子设备。本发明可实现定制化集成产品，可以按照需求直接集成任意路到终端的主板，比如电脑，路由，电视等任何有线网络设备中，故本发明的应用十分广泛。
附图说明
图1是实施例1的PCB板立体示意图。
图2是实施例1磁芯与PCB板爆炸示意图。
图3是实施例1磁芯与PCB板组合状态剖面示意图。
图4是实施例1的制造方法流程示意图。
图5是实施例2磁芯与PCB板爆炸示意图。
图6是实施例2磁芯与PCB板组合状态剖面示意图。
图7是实施例2电路原理示意图。
图8是实施例3磁芯与PCB板爆炸示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图4所示，集成变压器和共模电感的制造方法，其中，包括以下步骤：
S1.PCB板上布线：在PCB板上布局布线，形成符合需求的PCB板；
S2.装配PCB板与磁芯：通过机械手将PCB板与磁芯装配在一起；
S3.在线测试：通过在线测试把不合格的产品在线打掉或者标记；
S4.形成良品：经过步骤S3后，出来集成变压器和共模电感的良品。
具体的，步骤S2中，通过机械手将PCB板安装在磁芯之间，磁芯再固定在一起，形成闭合磁路。如图2-4所示，其中一件E型架构磁芯从PCB板1的一面，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3；另外一件E型架构磁芯从PCB板1的另外一面，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3，两面各插入PCB一半，再通过胶水或者其他工艺固定，使其变成闭合磁路，形成变压器(或者共模电感)。
本实施例中，把传统网络变压的绕线(通过漆包线绕线加上磁环制造成1:1绕线变压器，以及通过漆包线绕线加上磁环制造成共模电感)，改良成通过PCB多层走线替代，而且传统网络变压的磁环采用2个磁芯均为E型架构磁芯，或者其中一个磁芯为E型架构磁芯，另一个磁芯为平板架构磁芯的方案代替。
本集成变压器和共模电感的制造方法中，PCB板与磁芯可各自加工，加工好后通过生产线组装，机械手将PCB板与磁芯装配在一起，成为成品。故提高了生产效率，降低了生产成本；针对多路或者任意路的网络变压器，可以按照这个方法进行复制，在一个PCB上集成任意路的变压器和共模电感。
本发明把原来单路单个的变压器和共模电感的磁芯集成到一起，做到无论多少路，都可以只有两个组装件：PCB+磁芯，容易生产，提高效率，降低成本，而且一致性也很好。
如图1-3所示，网络变压器，其中，包括PCB板1、磁芯100，PCB板1为叠层式结构，PCB板1的层数为n，n大于等于1；
磁芯100分别设于PCB板1板状结构的垂直方向上，PCB板1夹持于磁芯100之间；
PCB板1内设有导线2，导线2至少包括一导线起点21和一导线终点22、变压器中心抽头；
PCB板1内还设有PCB板开孔3，磁芯100包括一磁芯中柱101，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3，且导线2环绕于所述的PCB板开孔3。
本实施例中，当PCB板1的层数为n等于1时，相当于只有1层PCB板1，导线2环绕于PCB板开孔3，呈螺旋状结构从PCB板开孔3向外扩散，具体的，导线2至少包括一导线起点21和一导线终点22，但是，导线起点21和一导线终点22的位置可以互换，当这个1层PCB板1夹紧在两个磁芯100内部时，形成一个电感。
另外，当PCB板1的层数n大于1时，如图1中，n为4，每层PCB板上均设有PCB板过孔(过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔。在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸)，图1中未显示出该PCB板过孔，但是每层PCB板的导线可以通过PCB板过孔连接。每层PCB板的导线都可以走线画圈圈，每一个圈最终都有一个起点和一个终点，把中间层的首尾通过PCB板过孔连接串起来，最终就变成一个大的电感，PCB板1的层数n大于1时，最终只有首尾两个抽头。
具体的，如图2-3所示，磁芯100的数量为2个，2个磁芯100分别垂直设于PCB板1板状结构的两端。磁芯中柱101的中轴线与PCB板开孔3的中轴线位于同一直线上。本实施例中，PCB板1位于中间位置，2个磁芯100分别位于PCB板1的两边，两边的PCB板1夹住中间的PCB板1，类似三文治结构。
具体的，如图1-3所示，磁芯中柱101的外轮廓形状与PCB板开孔3的形状相匹配。
需要说明的是，磁芯中柱101的外轮廓形状与PCB板开孔3的形状相匹配就可以，只要满足磁芯中柱101能插入PCB板开孔3中，本实施例中采用的磁芯中柱101的外轮廓形状为圆柱形，PCB板开孔3适配性的采用圆形开孔。磁芯中柱101的外轮廓形状也可以使用如椭圆形、方向、多边形等等，PCB板开孔3也适用性的使用如椭圆形、方向、多边形等等。
另外，对于PCB板1的整体外轮廓形状，本发明也不做限制，可以根据需求设计成如圆形、方形、跑道型、椭圆型等等，只要可以与磁芯100组合安装就可以。
另外，本发明中，PCB的材质不限制，可以是PCB或者FPC(可以做超薄的产品)，甚至任何可印刷的电路方式。
具体的，如图1-3所示，磁芯100还包括磁芯边柱102，磁芯边柱102对称设于磁芯中柱101两侧，且PCB板主体部5设于磁芯边柱102内。2个磁芯100均为E型架构磁芯。本实施例中，磁芯边柱102对称设于磁芯中柱101两侧，形成E型架构磁芯(如图3的磁芯与PCB板组合状态剖面，磁芯的剖面像字母E)，其中一件E型架构磁芯从PCB板1的一面，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3；另外一件E型架构磁芯从PCB板1的另外一面，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3，两面各插入PCB一半，再通过胶水或者其他工艺固定，使其变成闭合磁路，形成变压器。
本发明原来单路单个的变压器和共模电感的磁芯集成到一起，做到无论多少路，都可以只有两个组装件：PCB+磁芯，容易生产，提高效率，降低成本，而且一致性也很好。
具体的，如图1-3所示，PCB板1包括PCB板嵌入部4和PCB板主体部5，PCB板嵌入部4与PCB板主体部5一体成型，PCB板主体部5夹持于2个磁芯100之间，PCB板嵌入部4嵌入产品内部。本实施例中，PCB板嵌入部4可以做成任何形状，嵌入产品内部。故可以兼容替代原有传统网络变压器的产品，采用PCB+磁芯两件式组成一个器件，效率和成本远远优于目前传统产品。而且成品可以做出和设备产品一体(即共用设备主板PCB，里面走线绕出变压器和电感，外面装两个磁芯即可)。
可选的，也可按照目前传统网络变压器的尺寸和规格，做出一模一样的，方便替代传统产品。
另外，需要说明的是，网络变压器的一个通道通常由一个1:1变压器和一个共模电感组成，本发明的实现方式主要用于1:1变压器上，但是同样的，共模电感也可以通过本发明的结构及原理来实现。
实施例2
如图5-7所示，其中一个磁芯100为E型架构磁芯，另一个磁芯100为平板架构磁芯。如图6的磁芯与PCB板组合状态剖面，其中一个磁芯的剖面像字母E，另外一个是平板的磁芯。E型架构磁芯从PCB板1的一面，磁芯中柱101穿过PCB板开孔3，然后E型架构磁芯与平板架构磁芯再通过胶水或者其他工艺固定，使其变成闭合磁路，形成变压器。
本实施例的原理与实施例1雷同，在此不再叙述。
如图7所示，图7是一个4个通道网络变压器的原图实例，本专利可以包含可实施的通道数为n,n大于等于1：
PCB走线除了包含起点和终点，还有一个变压器中心抽头，如图7中的标号3以及标号22，标号3表示其中一个变压器中心抽头，标号22表示另外一个变压器中心抽头，这样，标号1、2、3组成一个绕组(如图7中的A)，A可以理解为变压器的次级绕组；如图7中A′表示另一个次级绕组。
同样的，标号22、23、24可以组成另外一个绕组(如图7中的B)，可以理解为共模电感。
另外，需要说明的是，实例只描述了以上变压器或者共模电感其中一个实现的方式，通过同样的原理，可以组合成任何一个信号通道的组合(如图7中的C所示)，然后按此类推，可以实现任何数量通道的产品。产品的通路可以做成1路到N路，一块磁芯上成型多个穴位。
实施例3
如图8所示，本实施例中，采用的磁芯中柱101的外轮廓形状为圆柱形，PCB板开孔3适配性的采用圆形开孔。而PCB板1的整体外轮廓形状呈方形，两条磁芯边柱102之间也形成方形结构，故PCB板1整体能与磁芯100很好的配合在一起。
本实施例的原理与实施例1雷同，在此不再叙述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.集成变压器和共模电感的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.PCB板上布线：在PCB板上布局布线，形成符合需求的PCB板；
S2.装配PCB板与磁芯：通过机械手将PCB板与磁芯装配在一起；
S3.在线测试：通过在线测试把不合格的产品在线打掉或者标记；
S4.形成良品：经过步骤S3后，出来集成变压器和共模电感的良品。
2.根据权利要求1所述的集成变压器和共模电感的制造方法，其特征在于：所述的步骤S2中，通过机械手将PCB板安装在磁芯之间，磁芯再固定在一起，形成闭合磁路。
3.应用权利要求2所述集成变压器和共模电感的制造方法的网络变压器，其特征在于：包括PCB板(1)、磁芯(100)，所述的PCB板(1)为叠层式结构，PCB板(1)的层数为n，n大于等于1；
所述的磁芯(100)分别设于PCB板(1)板状结构的垂直方向上，所述的PCB板(1)夹持于磁芯(100)之间；
所述的PCB板(1)内设有导线(2)，所述的导线(2)至少包括一导线起点(21)和一导线终点(22)、变压器中心抽头；
所述的PCB板(1)内还设有PCB板开孔(3)，磁芯(100)包括一磁芯中柱(101)，所述的磁芯中柱(101)穿过PCB板开孔(3)，且所述的导线(2)环绕于所述的PCB板开孔(3)。
4.根据权利要求3所述的网络变压器，其特征在于：所述的磁芯(100)的数量为2个，2个磁芯(100)分别垂直设于PCB板(1)板状结构的两端。
5.根据权利要求4所述的网络变压器，其特征在于：所述的磁芯中柱(101)的中轴线与PCB板开孔(3)的中轴线位于同一直线上。
6.根据权利要求5所述的网络变压器，其特征在于：所述的磁芯中柱(101)的外轮廓形状与PCB板开孔(3)的形状相匹配。
7.根据权利要求4所述的网络变压器，其特征在于：所述的PCB板(1)包括PCB板嵌入部(4)和PCB板主体部(5)，所述的PCB板嵌入部(4)与PCB板主体部(5)一体成型，所述的PCB板主体部(5)夹持于2个磁芯(100)之间，所述的PCB板嵌入部(4)嵌入产品内部。
8.根据权利要求7所述的网络变压器，其特征在于：所述的磁芯(100)还包括磁芯边柱(102)，所述的磁芯边柱(102)对称设于磁芯中柱(101)两侧，且PCB板主体部(5)设于磁芯边柱(102)内。
9.根据权利要求4至8任一所述的网络变压器，其特征在于：所述的2个磁芯(100)均为E型架构磁芯，或者其中一个磁芯(100)为E型架构磁芯，另一个磁芯(100)为平板架构磁芯。
10.根据权利要求3所述的网络变压器，其特征在于：所述的PCB板(1)的层数n大于1时，每层PCB板上均设有PCB板过孔，每层PCB板的导线通过PCB板过孔连接。
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