CN208444729U - 一种变比及过电流能力可调的平面变压器 - Google Patents
一种变比及过电流能力可调的平面变压器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种变比及过电流能力可调的平面变压器，包括上磁芯、初级绕组、次级绕组、下磁芯，上磁芯和下磁芯可以扣合在一起，初级绕组和次级绕组由PCB板组成，PCB板一侧设置有焊接端，Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板的顶层设置有螺旋印制线，Ⅲ型PCB板为空盘，Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板的输入焊盘和输出焊盘位置相反，Ⅲ型PCB板的焊接端的一半设有焊盘，初级绕组和次级绕组分别由Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板、Ⅲ型PCB板组合焊接而成。本实用新型通过不同PCB板之间的排列组合实现各绕组匝比及过电流能力的调节，通用性较好，可靠性高，产品结构、焊接及组装简单，生产成本低且生产效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器领域，具体而言，涉及一种变比及过电流能力可调的平面变压器。
背景技术
变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间变换电压或电流的一种静止电气设备。目前市场上主要有以常规导线做绕组的传统骨架式变压器和以平面导体做绕组的平面变压器。和传统骨架式变压器相比，平面变压器优势明显，主要表现有平面线圈电流密度高、绕组发热量相对较小、散热面积大、导热效果好、铜耗低、效率高、绝缘性能好以及漏感低等，可有效实现功率变压器小型化、轻量化设计。另外，平面变压器绕组结构相对固定，参数可重复性高，非常适合应用于批量生产和变压器参数一致性要求较高的场合。所以，提供一款高效可靠、性价比高的平面变压器对实现电源产品小型化、轻量化以及降低整机成本都是及其重要的。
根据平面绕组的不同实现方法，应用比较广的平面变压器可分为矩阵式、箔式和印制板式三大类。印制板式平面变压器是以PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板上的螺旋印制线线圈来制作初次级绕组，但是目前市场上的大多数PCB型平面变压器的初次级绕组匝比固定，通常是在单块多层PCB板上集成所有初次级绕组，部分匝比可以调节，通常是通过多块两层或多层PCB板组合来实现所需匝数的初次级绕组。
如中国专利文献CN202110931U公开的一种平面变压器，包括一铁芯和至少一块PCB 板，铁芯整体呈扁平环状，环绕在两块PCB板的外围，PCB板为多层PCB板。该变压器可以通过多块带有相同螺旋印制线线圈的PCB板并联来提高绕组过电流能力，但是变比固定，功能单一，通用性低，不利于降低成本。
又如中国专利CN106328357A公开的一种平面变压器，包括磁芯、印刷电路板，磁芯环绕在印刷电路板的外围，每层印刷线路板的正、反面均设置有图案层，图案层包括线圈区、引线结点以及连接点。该变压器虽然可以通过抽头接点和引线接点等辅助配件来调节各绕组匝比及过电流能力，功能相对丰富，但实现方法较复杂，加工成本高。
实用新型内容
为解决上述问题，克服现有技术中PCB型平面变压器匝比调节结构的通用性差，可靠性低，产品结构、焊接及组装相对复杂，生产成本高的问题，本实用新型通过不同PCB板之间的排列组合实现各绕组匝比及过电流能力的调节，通用性较好，可靠性高，产品结构、焊接及组装简单，生产成本低且生产效率高。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种变比及过电流能力可调的平面变压器，包括上磁芯、初级绕组、次级绕组、下磁芯，上磁芯和下磁芯可以扣合在一起，初级绕组和次级绕组由PCB板组成，其特征在于：PCB板包括三种类型，Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板和Ⅲ型PCB板，Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板的顶层设置有螺旋印制线，Ⅲ型PCB板为空盘，用于初级绕组和次级绕组的绝缘以及PCB板之间的绝缘和连通，PCB板一侧设置有焊接端，Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板的输入焊盘和输出焊盘位置相反，Ⅲ型PCB板的焊接端的一半设有焊盘，初级绕组和次级绕组包括Ⅲ型PCB 板和Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板中的一种或两种的组合。
本技术方案中，进一步地，初级绕组或次级绕组由Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板的输入焊盘和输出焊盘交错分布，通过Ⅲ型PCB板隔离连通组成，形成串联连接。
即Ⅰ型PCB板的输出焊盘和Ⅱ型PCB板的输入焊盘相连，Ⅱ型PCB板的输出焊盘和另一块Ⅰ型PCB板的输入焊盘相连，将用于两块板绝缘的Ⅲ型PCB板设计成焊接端只有一半焊盘的形式，既可以方便和加强Ⅰ型PCB板和Ⅱ型PCB板需要互连焊盘的焊接，又可以将需要隔离的焊盘进行绝缘，同时也方便地将绝缘板Ⅲ型PCB板和Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板固定在一起。如果在前两块的基础上，还需要再串联一块Ⅰ型PCB板(串联在Ⅱ型PCB板下面)或Ⅱ型PCB板(串联在Ⅰ型PCB板上面)，只需要把Ⅲ型PCB板翻转，便可将需要互连的焊盘焊接起来，将需要隔离的焊盘绝缘开，以保证能将此两种印制板上的线圈按同一螺旋方向串联起来，实现匝数调整。
进一步地，初级绕组或次级绕组由两块以上的Ⅰ型PCB板的输入焊盘和输出焊盘相互对应分布组成，形成并联连接。
进一步地，初级绕组或次级绕组由两块以上的Ⅱ型PCB板的输入焊盘和输出焊盘相互对应分布组成，形成并联连接。
并联后的Ⅰ型PCB板组合和并联后的Ⅱ型PCB板组合可以通过Ⅲ型PCB板进行串联起来，实现匝数调整。
进一步地，PCB板的焊接端的端部设有焊接孔，焊接孔采用邮票孔或者圆孔，PCB板之间通过焊接孔焊接在一起，互相连通。
进一步地，PCB板上设置有至少一层螺旋印制线，每层设置有一匝或多匝螺旋印制线。
一层一匝，可以将印制线做的较宽，单板过电流能力及散热效果等更好，适合匝数较少但功率较大的电源产品；一层多匝，印制线做的相对较细，单板过电流能力较弱，但集成程度高，更容易小型化，生产加工更加简单，适合匝数较多、小型化要求较高，但功率不大的电源产品。
进一步地，同层或者不同层的PCB板上的螺旋印制线旋转方向一致，PCB板顶层的螺旋印制线和焊接端的输入焊盘连接，底层的螺旋印制线和焊接端的输出焊盘连接。
整个平面变压器的制作即是将磁芯扣合在绕组上，用胶带固定磁芯，用高导热绝缘发泡胶将绕组固定在磁芯上，初次级绕组的输入输出均通过各自绕组最外层的两块PCB的焊接端用导线或焊针引出，为加强导线与PCB连接的牢固强度，可在焊接处打胶固定。
本技术方案中，采用平面绕组，过电流能力强，发热相对较小，散热面积大，导热性能好，非常有利于绕组散热。
本技术方案中，初级绕组和次级绕组可以由Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板、Ⅲ型PCB板组合焊接而成，通过串联、并联不同的连接方式，不同PCB板之间的排列组合实现各绕组变比及过电流能力的调节，通用性较好，可靠性高，产品结构、焊接及组装简单，生产成本低且生产效率高。
本技术方案中，每层螺旋印制线设置有一匝或多匝螺旋印制线，可以根据需要，灵活调整，以适应不同匝数、功率及体积要求的各电源产品。
本技术方案中，输入输出焊盘可以采用适当大小的邮票孔，相对于圆孔焊盘，可以有效降低焊接温度以及焊接设备要求，简化加工流程，层数越多，优势越明显。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型平面变压器的立体结构示意图。
图2是本实用新型平面变压器的结构分解图。
图3是本实用新型Ⅰ型PCB板的俯视(左图)和仰视(右图)结构示意图。
图4是本实用新型Ⅱ型PCB板的俯视(左图)和仰视(右图)结构示意图。
图5是本实用新型Ⅲ型PCB板的俯视(左图)和仰视(右图)结构示意图。
图6是本实用新型实施例1中多匝串联绕组结构图。
图7是本实用新型实施例2中多匝串并联绕组结构图。
附图中：
1、上磁芯 2、初级绕组 3、次级绕组 4、下磁芯
5、PCB板 5-1、Ⅰ型PCB板 5-2、Ⅱ型PCB板 5-3、Ⅲ型PCB板
6、焊接端 6-1、输入焊盘 6-2、输出焊盘 6-3、焊接孔
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种变比及过电流能力可调的平面变压器，包括上磁芯1、初级绕组2、次级绕组3、下磁芯4，上磁芯1和下磁芯4可以扣合在一起，初级绕组2和次级绕组3由PCB板5组成，PCB板5包括三种类型，Ⅰ型PCB板5-1、Ⅱ型 PCB板5-2和Ⅲ型PCB板5-3，Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的顶层设置有螺旋印制线，Ⅲ型PCB板5-3为空盘，用于初级绕组2和次级绕组3的绝缘以及PCB板5之间的绝缘和连通，PCB板5一侧设置有焊接端6，Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2位置相反，Ⅲ型PCB板5-3的焊接端6的一半设有焊盘，初级绕组2和次级绕组3包括Ⅲ型PCB板5-3和Ⅰ型PCB板5-1、Ⅱ型PCB板5-2中的一种或两种的组合。
初级绕组2或次级绕组3由Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2交错分布，通过Ⅲ型PCB板5-3隔离连通组成，形成串联连接。
初级绕组2或次级绕组3由两块以上的Ⅰ型PCB板5-1的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2相互对应分布组成，形成并联连接。
初级绕组2或次级绕组3由两块以上的Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2 相互对应分布组成，形成并联连接。
PCB板5的焊接端6的端部设有焊接孔6-3，焊接孔6-3采用邮票孔，PCB板5之间通过焊接孔6-3焊接在一起，互相连通。
PCB板5上设置有至少一层螺旋印制线，每层设置有一匝或多匝螺旋印制线。
同层或者不同层的PCB板5上的螺旋印制线旋转方向一致，PCB板5顶层的螺旋印制线和焊接端6的输入焊盘6-1连接，底层的螺旋印制线和焊接端6的输出焊盘6-2连接。
本实施例为一种应用在少匝数、大功率场合的典型单一初级或次级绕组，结构图如图6 所示。
Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2均为两层板，厚度都为1mm，且每一层只有一匝，顶层螺旋线通过过孔和底层螺旋方向一致的螺旋线连接，即每块印制板上有两匝线圈。Ⅰ型 PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2对应交错分布在各自的焊接端 6，且从顶层看下去两者的螺旋线方向相同。
自上而下的PCB板5的排列顺序为：1底层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，2顶层朝上的Ⅰ型PCB板5-1，3顶层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，4顶层朝上的Ⅱ型PCB板5-2，5底层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，6顶层朝上的Ⅰ型PCB板5-1，7顶层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，8顶层朝上的Ⅱ型PCB板5-2，9底层朝上的Ⅲ型PCB板5-3。
该多匝串联绕组的制作流程为：先将三种印制板按照如图5所示的顺序堆在一起，并用胶带临时固定，以保证对应焊盘对齐，再用烙铁将对应焊盘焊接起来，拆除临时固定胶带，便完成了该绕组10的制作。制作好的绕组匝数由单块2匝变成8匝，以此类推便可实现更多匝数的串联，从实现调节变压器变比。
本技术方案中，初级绕组和次级绕组可以由Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板、Ⅲ型PCB板组合焊接而成，通过串联的连接方式，不同PCB板之间的排列组合实现各绕组变比及过电流能力的调节，通用性较好，可靠性高，产品结构、焊接及组装简单，生产成本低且生产效率高。
实施例2：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种变比及过电流能力可调的平面变压器，包括上磁芯1、初级绕组2、次级绕组3、下磁芯4，上磁芯1和下磁芯4可以扣合在一起，初级绕组2和次级绕组3由PCB板5组成，PCB板5包括三种类型，Ⅰ型PCB板5-1、Ⅱ型PCB板5-2和Ⅲ型PCB板5-3，Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的顶层设置有螺旋印制线，Ⅲ型PCB板5-3为空盘，用于初级绕组2和次级绕组3的绝缘以及PCB板5之间的绝缘和连通，PCB板5一侧设置有焊接端6，Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1 和输出焊盘6-2位置相反，Ⅲ型PCB板5-3的焊接端6的一半设有焊盘，初级绕组2和次级绕组3包括Ⅲ型PCB板5-3和Ⅰ型PCB板5-1、Ⅱ型PCB板5-2中的一种或者两种的组合。
初级绕组2或次级绕组3由Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2交错分布，通过Ⅲ型PCB板5-3隔离连通组成，形成串联连接。
初级绕组2或次级绕组3由两块以上的Ⅰ型PCB板5-1的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2相互对应分布组成，形成并联连接。
初级绕组2或次级绕组3由两块以上的Ⅱ型PCB板5-2的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2 相互对应分布组成，形成并联连接。
PCB板5的焊接端6的端部设有焊接孔6-3，焊接孔6-3采用邮票孔或者圆孔，PCB板5之间通过焊接孔6-3焊接在一起，互相连通。
PCB板5上设置有至少一层螺旋印制线，每层设置有一匝或多匝螺旋印制线。
同层或者不同层的PCB板5上的螺旋印制线旋转方向一致，PCB板5顶层的螺旋印制线和焊接端6的输入焊盘6-1连接，底层的螺旋印制线和焊接端6的输出焊盘6-2连接。
本实施例为一种应用在少匝数、大功率场合的典型单一初级或次级绕组，结构图如图7 所示。
Ⅰ型PCB板5-1和Ⅱ型PCB板5-2均为两层板，厚度都为1mm，且每一层只有一匝，顶层螺旋线通过过孔和底层螺旋方向一致的螺旋线连接，即每块印制板上有两匝线圈。两块Ⅰ型PCB板5-1和两块Ⅱ型PCB板5-2各自的输入焊盘6-1和输出焊盘6-2对应分布在各自的焊接端6，且从顶层看下去两者的螺旋线方向相同。
自上而下的PCB板5的排列顺序为：1底层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，2顶层朝上的Ⅰ型PCB板5-1，3顶层朝上的Ⅰ型PCB板5-1，4顶层朝上的Ⅲ型PCB板5-3，5底层朝上的Ⅱ型PCB板5-2，6顶层朝上的Ⅱ型PCB板5-2，7底层朝上的Ⅲ型PCB板5-3。
该多匝串并联绕组的制作流程为：先将三种印制板按照如图7所示的顺序堆在一起，并用胶带临时固定，以保证对应焊盘对齐，再用烙铁将对应焊盘焊接起来，拆除临时固定胶带，便完成了该绕组8的制作。制作好的绕组8匝数由单块2匝变成4匝，且每一匝的印制线层数由原来的一层变成了两层，过电流能力加倍。以此类推便可实现更多匝数的串并联，从而实现调节变压器变比及过电流能力。
本技术方案中，初级绕组和次级绕组可以由Ⅰ型PCB板、Ⅱ型PCB板、Ⅲ型PCB板组合焊接而成，通过串联、并联的连接方式，不同PCB板之间的排列组合实现各绕组变比及过电流能力的调节，通用性较好，可靠性高，产品结构、焊接及组装简单，生产成本低且生产效率高。
Claims (7)
1.一种变比及过电流能力可调的平面变压器，包括上磁芯(1)、初级绕组(2)、次级绕组(3)、下磁芯(4)，所述上磁芯(1)和下磁芯(4)扣合在一起，所述初级绕组(2)和次级绕组(3)由PCB板(5)组成，所述PCB板(5)一侧设置有焊接端(6)，其特征在于：所述PCB板(5)包括三种类型，Ⅰ型PCB板(5-1)、Ⅱ型PCB板(5-2)和Ⅲ型PCB板(5-3)，所述Ⅰ型PCB板(5-1)和Ⅱ型PCB板(5-2)的顶层设置有螺旋印制线，所述Ⅲ型PCB板(5-3)为空盘，所述Ⅰ型PCB板(5-1)和Ⅱ型PCB板(5-2)的螺旋印制线旋转方向相同且输入焊盘(6-1)和输出焊盘(6-2)位置相反，所述Ⅲ型PCB板(5-3)的焊接端(6)的一半设有焊盘，所述初级绕组(2)和次级绕组(3)包括Ⅲ型PCB板(5-3)和Ⅰ型PCB板(5-1)、Ⅱ型PCB板(5-2)中的一种或两种的组合。
2.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于：初级绕组(2)和次级绕组(3)由所述Ⅰ型PCB板(5-1)和Ⅱ型PCB板(5-2)的输入焊盘(6-1)和输出焊盘(6-2)交错分布，Ⅲ型PCB板(5-3)隔离连通组成，形成串联连接。
3.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于：初级绕组(2)和次级绕组(3)由两块以上的所述Ⅰ型PCB板(5-1)的输入焊盘(6-1)和输出焊盘(6-2)相互对应分布组成，形成并联连接。
4.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于：初级绕组(2)和次级绕组(3)由两块以上的所述Ⅱ型PCB板(5-2)的输入焊盘(6-1)和输出焊盘(6-2)相互对应分布组成，形成并联连接。
5.如权利要求2、3、4中的任一项所述的平面变压器，其特征在于：所述PCB板(5)的焊接端(6)的端部设有焊接孔(6-3)，所述焊接孔(6-3)采用邮票孔或者圆孔，所述PCB板(5)之间通过焊接孔(6-3)焊接在一起，互相连通。
6.如权利要求5所述的平面变压器，其特征在于：所述PCB板(5)上设置有至少一层螺旋印制线，每层设置有一匝或多匝螺旋印制线。
7.如权利要求6所述的平面变压器，其特征在于：同层或者不同层的PCB板(5)上的螺旋印制线旋转方向一致，所述PCB板(5)顶层的螺旋印制线和焊接端(6)的输入焊盘(6-1)连接，底层的螺旋印制线和焊接端(6)的输出焊盘(6-2)连接。
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