CN203377085U - 高功率密度磁集成平面变压器 - Google Patents

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莫南
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Abstract

本实用新型涉及开关电源领域，其公开了一种高功率密度磁集成平面变压器，包括散热型磁心（1）、大电流绕组（2）和磁通调节柱（3），所述散热型磁心（1）设有散热单元，所述散热型磁心（1）内部集成所述磁通调节柱（3）；所述散热型磁心（1）连接所述大电流绕组（2）；所述散热型磁心（1）表面覆有保护层，所述散热型磁心（1）、磁通调节柱（3）和保护层形成磁集成。本实用新型的有益效果是：采用优化磁心结构的散热型磁心，具有散热齿、导热指、磁通调节柱、表面金属等结构，结合大电流绕组，可将变压器的功率密度提高至70W/cm3。

Description

高功率密度磁集成平面变压器
技术领域
 本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种高功率密度磁集成平面变压器。
背景技术
现代电子系统要求电子器件或组件更小、更轻、更薄、集成度更高。电源供电系统是电子系统的心脏部件，更需要进行小型化、高可靠性的设计。目前实现平面变压器主要采用通用磁心配合绕组的方法，磁心一般采用EI,ER等通用平面磁心，绕组通过PCB工艺或铜箔实现，然后和磁心组合构成变压器。目前实现软开关一般采用外接谐振电感。采用通用磁心的缺点是：磁心的导热系数较低，热量不能传输到表面，导致磁心中柱温升过高；采用外接谐振电感的缺点是：外接谐振电感体积较大。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高功率密度磁集成平面变压器，解决现有技术中散热较差和体积较大的问题。
本实用新型提供了一种高功率密度磁集成平面变压器，包括散热型磁心、大电流绕组和磁通调节柱，所述散热型磁心设有散热单元，所述散热型磁心集成所述磁通调节柱；所述散热型磁心连接所述大电流绕组；所述散热型磁心表面覆有保护层，所述散热型磁心、磁通调节柱和保护层形成磁集成。
作为本实用新型的进一步改进，所述散热单元包括导热通孔和散热齿。
作为本实用新型的进一步改进，所述散热型磁心由底板和盖板构成，所述盖板上设置有散热齿，所述底板上设有磁通调节柱。
作为本实用新型的进一步改进，所述导热通孔内设有导热指；所述导热指由金属材料在所述导热通孔填充构成。
作为本实用新型的进一步改进，所述保护层为金属覆层。
作为本实用新型的进一步改进，所述散热型磁心采用扁平化结构。
本实用新型的有益效果是：所述高功率密度磁集成平面变压器基于提高功率密度的目的，采用优化磁心结构的散热型磁心，具有散热齿、导热指、磁通调节柱、表面金属等结构，结合大电流绕组， 可将变压器的功率密度提高至70W/cm3。该高功率密度磁集成平面变压器的性能优异，有利于DC/DC模块电源的小型化，具有很强的实用价值。
【附图说明】
图1为本实用新型的剖面结构图。
图2为本实用新型结构的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。
一种高功率密度磁集成平面变压器，包括散热型磁心、大电流绕组和磁通调节柱，所述散热型磁心设有散热单元，所述散热型磁心集成所述磁通调节柱；所述散热型磁心连接所述大电流绕组；所述散热型磁心表面覆有保护层，所述散热型磁心、磁通调节柱和保护层形成磁集成。
所述散热单元包括导热通孔和散热齿。
所述散热型磁心由底板和盖板构成，所述盖板上设置有散热齿，所述底板上设有磁通调节柱。
所述导热通孔内设有导热指；所述导热指由金属材料在所述导热通孔填充构成。
所述保护层为金属覆层。
所述散热型磁心采用扁平化结构。
一实施例中，如图1和图2所示，一种高功率密度磁集成平面变压器，包括散热型磁心（1）、大电流绕组（2）、表面金属（3）、散热齿（4）、导热指（5）、磁通调节柱（6）、导热通孔（7）。所述散热型磁心设置有多个导热通孔，导热通孔内填充金属材料构成导热指，所述散热磁心具有磁通调节柱和金属覆层用于实现磁集成。大电流绕组由铜箔或漆包扁铜线构成。
导热通孔内填充金属材料构成导热指，所述散热磁心具有磁通调节柱用于实现磁集成，并通过金属覆层实现漏感控制，大电流绕组由铜箔或漆包扁铜线构成以承载大电流。
所述散热型磁心采用扁平化结构，具有散热齿和导热孔等增强散热的结构。
所述表面金属采用电镀或物理包覆方式实现。
所述大电流绕组采用铜箔或漆包扁铜线构成，其电流密度可以取10-20A/mm2，当采用铜箔线切割时，需采取必要的绝缘措施。
为了同时满足磁性能和工作频率的要求，本发明实例的磁心使用功率锰锌铁氧体材料，但不排除使用其他磁性材料。
为了实现磁集成，一种实施例的金属材料采用银，但不排除使用其它金属材料，如铜，金等。
为了实现热传导，一种实施例的导热指采用铅锡合金，但不排除使用其它金属材料，如银，金，铜，锌等。
同时，提供了一种高功率密度磁集成平面变压器的制作方法。其设计制作过程如下：
设计制作磁心。根据设计要求进行磁路设计，得到如图1和图2中所示的平面磁心（1），其由底板和盖板构成，在盖板上设置有散热齿（4），在底板正中设计有磁通调节柱（6），根据设计要求将磁通调节柱修正为所需尺寸。在磁心每个中柱上各设置10个导热孔（7），导热孔的设置原则是对磁心有效面积的影响最小。
表面金属化。本实例通过电镀工艺实现表面金属（3），先专门化学镀几微米厚的薄层，然后进行膜层的电镀加厚。磁心底板和盖板均电镀有金属，为了实现对漏感的控制和防止金属层中的感生电流，在镀层上设置有断缝隙，断缝隙可通过局部电镀或镀后加工实现。导热孔壁也应电镀上金属，以保证导热指和磁心的可靠连接。
实现导热指（5）。电镀后的磁心底板进行加热，导热孔中填充银浆，温度上升到银浆熔点后保持一定时间，等待银浆充分熔化后停止加热，冷却后即可形成导热良好的导热指。
实现绕组。绕组采用线切割铜箔的方式实现，首先根据磁心形状对铜箔进行线切割，然后对铜箔进行表面绝缘处理，然后通过连续折叠或焊接的方式得到绕组。
装配。初次级绕组分别放置于两个中柱上，磁心盖板和底板通过粘接剂粘合。最后进行浸漆等处理以增强绝缘。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高功率密度磁集成平面变压器，包括散热型磁心（1）、大电流绕组（2）和磁通调节柱（6），其特征在于：所述散热型磁心（1）设有散热单元，所述散热型磁心（1）集成所述磁通调节柱（6）；所述散热型磁心（1）连接所述大电流绕组（2）；所述散热型磁心（1）表面覆有保护层，所述散热型磁心（1）、磁通调节柱（6）和保护层形成磁集成。
2.根据权利要求1所述高功率密度磁集成平面变压器，其特征在于：所述散热单元包括导热通孔和散热齿。
3.根据权利要求2所述高功率密度磁集成平面变压器，其特征在于：所述散热型磁心（1）由底板和盖板构成，所述盖板上设置有散热齿（4），所述底板上设有磁通调节柱（6）。
4.根据权利要求2所述高功率密度磁集成平面变压器，其特征在于：所述导热通孔内设有导热指；所述导热指由金属材料在所述导热通孔填充构成。
5.根据权利要求1所述高功率密度磁集成平面变压器，其特征在于：所述保护层为金属覆层。
6.根据权利要求1所述高功率密度磁集成平面变压器，其特征在于：所述散热型磁心采用扁平化结构。
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