CN216698073U - 一种平面变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面变压器，包括平面磁芯和至少两层PCB板，PCB板开设有可供平面磁芯穿过的开口，相邻两层PCB板层叠设置；PCB板包括从上到下依次层叠设置的一层顶层、至少一层线路层和一层底层；每层中间线路层的内部均设置有绕组，所述顶层和所述底层均为绝缘层；顶层和中间线路层之间、底层和中间线路层之间均设置有绝缘分隔层，且绝缘分隔层的厚度大于预设厚度；平面磁芯夹合固定所有PCB板，所有PCB板的绕组之间通过串联、并联组合，形成平面变压器的初、次级线圈。本实用新型的平面变压器，组装方便且调整匝比容易。

Description

一种平面变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种平面变压器。

背景技术

随着开关电源不断朝着更小体积、更高功率密度和更高效率的方向发展，作为电力电子设备中关键元件之一的变压器必然要适应这种发展趋势，平面变压器就是在这种背景下产生的一种新型的高功率密度的变压器，特别是由在PCB板上设置绕组所构成的平面变压器，在电源模块中得到了广泛的应用。

现有技术中的平面变压器包括平面磁芯和若干层PCB板，其中PCB板中设置有覆铜线路以构成绕组。现有技术中，需要在不同PCB板之间设置有绝缘膜以实现不同的PCB板之间的电气绝缘，其中绝缘膜在实际的使用过程中容易受热变形导致绝缘效果下降，而且绝缘膜的边部容易受到外界部件的撕拉作用而导致绝缘膜失去绝缘效果。另外，绝缘膜是柔性的，这导致在实际组装过程中绝缘膜很难平贴于PCB板上，这降低了平面变压器的组装效率。

鉴于此，需要设计一种平面变压器，以提升平面变压器的组装效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种平面变压器，来解决以上问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种平面变压器，包括平面磁芯和至少两层PCB板，所述PCB板开设有可供所述平面磁芯穿过的开口，相邻两层所述PCB板层叠设置；

所述PCB板包括从上到下依次层叠设置的一层顶层、至少一层中间线路层和一层底层；每层所述中间线路层的内部均设置有绕组，所述顶层和所述底层均为绝缘层；

所述顶层和中间线路层之间、所述底层和所述中间线路层之间均设置有绝缘分隔层，且所述绝缘分隔层的厚度大于预设厚度；

所述平面磁芯夹合固定所有所述PCB板，所有所述PCB板的绕组之间通过串联、并联组合，形成所述平面变压器的初、次级线圈。

可选地，所述顶层、所述中间线路层、所述绝缘分隔层和所述底层均设置有用于实现相互连通的半孔焊盘；

相邻两所述PCB板之间通过半孔焊盘实现连接。

可选地，所述中间线路层设置有可供所述平面磁芯穿过的通孔，所述绕组环绕所述通孔设置。

可选地，所述平面磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯相互连接以夹紧所有所述PCB板。

可选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯之间胶粘连接。

可选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯可拆卸卡合连接。

可选地，同一PCB板上相邻两层所述中间线路层的绕组通过金属埋孔实现相互连通。

可选地，所述绝缘分隔层的厚度均不小于0.4mm。

可选地，所述中间线路层包括至少两个绕组，同一所述中间线路层中的两个所述绕组由不同层级的覆铜线路组成，且不同层级的覆铜线路之间通过金属埋孔实现连接；

所有所述绕组均位于所述中间线路层的内层，且所述绕组至相邻的绝缘分隔层的距离不小于0.5mm。

可选地，同一所述中间线路层中的相邻两个所述绕组之间的距离不小于0.5mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实施例中，PCB板包括顶层、若干层中间线路层和底层，顶层和底层均为绝缘层，若干层中间线路层设置在顶层和底层之间，顶层和中间线路层之间、底层和中间线路层之间均设置有绝缘分隔层，由于绝缘分隔层的厚度大于预设厚度，再配合顶层和底层均为绝缘层的情况下，从而使PCB板的上下两面均能满足组装绝缘要求，组装人员可以直接将多层PCB板安装早平面磁芯上，而不用考虑相邻两层PCB板之间的绝缘要求，也无需抚平绝缘膜，能有效提升平面变压器的安装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的平面变压器的组装示意图；

图2为本实用新型实施例提供的平面变压器的爆炸示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种PCB板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的顶层的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的底层的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第一线路层的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第二线路层的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的第三线路层的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的第四线路层的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的第五线路层的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的第六线路层的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的平面变压器的线路原理图。

图示说明：1、平面磁芯；11、第一磁芯；12、第二磁芯；101、半孔焊盘；102、金属埋孔；2、PCB板；21、顶层；211、第一线路层；212、第二线路层；213、第三线路层；214、第四线路层；215、第五线路层；216、第六线路层；22、中间线路层；23、底层；24、绝缘分隔层；25、芯板。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种变压器，是组装工人无需考虑不同PCB板之间的绝缘需求，也无需将柔软的绝缘膜覆盖在PCB板上，能有效提升组装工人组装平面变压器的效率。

请参阅图1至图3，平面变压器包括平面磁芯1和至少两层PCB板2，PCB板2开设有可供平面磁芯1穿过的开口，相邻两层PCB板2层叠设置；

PCB板2包括从上到下依次层叠设置的一层顶层21、至少一层中间线路层22和一层底层23；每层中间线路层22的内部均设置有绕组，顶层21和底层23均为绝缘层；

顶层21和中间线路层22之间、底层23和中间线路层22之间均设置有绝缘分隔层24，且绝缘分隔层24的厚度大于预设厚度；

平面磁芯1夹合固定所有PCB板2，所有PCB板2的绕组之间通过串联、并联组合，形成平面变压器的初、次级线圈。

在本实施例中，顶层21和中间线路层22之间、底层23和中间线路层22之间均设置有绝缘分隔层24，且绝缘分隔层24的厚度大于预设厚度。因此，多层PCB板2可以直接叠合安装在平面磁芯1上，无需将绝缘膜放置在PCB板上，也无需将绝缘膜抚平，有效提升平面变压器的组装效率。此外，值得说明的是，通过预设定绝缘分隔层24的厚度，能保持不同绕组之间的分隔距离，提升了不同绕组之间的电气间隙，因此无需再在两个PCB板2之间设置有绝缘膜以保持相邻两PCB板之间的距离。

需要补充说明的是，每块PCB板2的顶层21和底层23，均为PCB板2的组成层，不过顶层21和底层23上除了半孔焊盘是没有其他铜箔，走线等导电部分。

可选地，顶层21、中间线路层22、绝缘分隔层24和底层23均设置有用于实现相互连通的半孔焊盘101。值得说明的是，顶层21和底层23上均设置有半孔焊盘，以实现不同PCB板2之间的连接。不同的板之间的半孔焊盘通过焊接完成导通连接。

可选地，中间线路层22设置有可供平面磁芯1穿过的通孔，绕组环绕通孔设置，即绕组均环绕平面磁芯1设置。

可选地，平面磁芯1包括第一磁芯11和第二磁芯12，第一磁芯11和第二磁芯12相互连接以夹紧所有PCB板2。具体地，平面磁芯1夹紧所有的PCB板，且第一磁芯11的一端和第二磁芯12的一端相抵，完成对平面变压器的组装。多个PCB板2构成初次级绕组，当初级线圈有变化的电流时，磁芯产生交变磁场，通过磁耦合将能量传输到其他绕组。

可选地，第一磁芯11和第二磁芯12之间采用环氧胶胶粘连接。值得说明的是，PCB板2可以先胶粘固定于第二磁芯12上，然后第一磁芯11压紧PCB板2，然后胶粘固定第一磁芯11和第二磁芯12。

可选地，第一磁芯11和第二磁芯12可拆卸卡合连接。值得说明的是，第一磁芯11和第二磁芯12可拆卸卡合连接，可以更方便地完成替换PCB板2，达到需要调整初级或者次级线圈的绕组圈数的目的。

可选地，同一PCB板2上不同层的中间线路层22上的覆铜线路通过金属埋孔102实现相互连通。具体地，由于中间线路层22夹设于顶层21和底层23之间，且中间线路层22的内部设置有覆铜线路，相邻的中间线路层22之间的覆铜线路通过金属埋孔102实现连接。

可选地，绝缘分隔层24的厚度均不小于0.4mm，顶层21至中间线路层22的距离，底层23至中间线路层22的距离均大于0.4mm，满足现有的平面变压器的绝缘分隔要求，提升了绝缘分隔效果。值得说明的是，在本实施例中，芯板设置在中间，且芯板对两侧的中间线路层22进行绝缘分隔。

此外，通过绝缘分隔层24控制中间线路层22上覆铜线路至板面的距离，提升绝缘等级。

可选地，中间线路层22包括至少两个绕组，同一中间线路层22中的两个绕组由不同层级的覆铜线路组成，且不同层级的覆铜线路之间通过金属埋孔102实现连接；或者，多个中间线路层22构成一个绕组，同一绕组之间的覆铜线路之间采用金属埋孔102实现连接。

所有绕组均位于中间线路层22的内层，在需要加强绝缘效果时，可将绕组至相邻的绝缘分隔层24的距离不小于0.5mm。同理，可以根据平面变压器的具体绝缘要求，设置不同PCB板2之间的分隔距离。

可选地，同一中间线路层22中的相邻两个绕组之间的距离不小于0.5mm。同理，可以根据平面变压器的具体使用要求，设置不同绕组之间的分隔距离。

本次将举例说明：

其中，图12是一种平面变压器的初次级绕组原理图。如图2所示，该平面变压器设置三层PCB板2，即上层的PCB板2、中间层的PCB板2、下层的PCB板2。

请参阅图4、图5和图6和图7，上层的PCB板2包括一层顶层21、中间线路层22和一层底层23，其中中间线路层22包括第一线路层211和第二线路层212；

请参阅图4、图5和图8和图9，中间层的PCB板2包括一层顶层21、中间线路层22和一层底层23，其中中间线路层22包括第三线路层213和第四线路层214；

请参阅图4、图5和图10和图11，下层的PCB板2包括一层顶层21、中间线路层22和一层底层23，其中中间线路层22包括第五线路层215和第六线路层216；

在该举例中，初级绕组20圈，次级绕组NS1有1圈，绕组NS2有4圈。平面磁芯包括第一磁芯11和第二磁芯12，第一磁芯11和第二磁芯12中间均设置有圆柱形的磁轴，上层的PCB板2、中间层的PCB板2和下层的PCB板2均设置有开口以套在磁轴上。

本实施例中，可采用多个四层板或者六层板的PCB板3叠加并焊接连接，相对直接使用一个超过六层板的PCB板2，可以有效节省成本。

此外，对匝比要求不同的情况下，只需要调整其中部分PCB板2即可快速调节匝比，以满足实际需求。另外，本实施例中的中间线路层22，其覆铜线路处于内部，不同的覆铜线路之间的距离已经限定，能最大化利用中间线路层22的内层空间，布设更多的绕组

此外，值得说明的是，在不同的使用场景中，可以根据需要在相邻的两绕组之间设置有屏蔽层以降低初级、次级之间的电磁干扰。即，中间线路层22至少包括有一层屏蔽层，至少一个绕组设置于屏蔽层的上侧，至少一个绕组设置于屏蔽层的下侧。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种平面变压器，其特征在于，包括平面磁芯(1)和至少两层PCB板(2)，所述PCB板(2)开设有可供所述平面磁芯(1)穿过的开口，相邻两层所述PCB板(2)层叠设置；

所述PCB板(2)包括从上到下依次层叠设置的一层顶层(21)、至少一层中间线路层(22)和一层底层(23)；每层所述中间线路层(22)的内部均设置有绕组，所述顶层(21)和所述底层(23)均为绝缘层；

所述顶层(21)和中间线路层(22)之间、所述底层(23)和所述中间线路层(22)之间均设置有绝缘分隔层(24)，且所述绝缘分隔层(24)的厚度大于预设厚度；

所述平面磁芯(1)夹合固定所有所述PCB板(2)，所有所述PCB板(2)的绕组之间通过串联、并联组合，形成所述平面变压器的初、次级线圈。

2.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述顶层(21)、所述中间线路层(22)、所述绝缘分隔层(24)和所述底层(23)均设置有用于实现相互连通的半孔焊盘(101)；

相邻两所述PCB板(2)之间通过半孔焊盘(101)实现连接。

3.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述中间线路层(22)设置有可供所述平面磁芯(1)穿过的通孔，所述绕组环绕所述通孔设置。

4.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述平面磁芯(1)包括第一磁芯(11)和第二磁芯(12)，所述第一磁芯(11)和所述第二磁芯(12)相互连接以夹紧所有所述PCB板(2)。

5.根据权利要求4所述的平面变压器，其特征在于，所述第一磁芯(11)和所述第二磁芯(12)之间胶粘连接。

6.根据权利要求4所述的平面变压器，其特征在于，所述第一磁芯(11)和所述第二磁芯(12)可拆卸卡合连接。

7.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，同一所述PCB板(2)上相邻两层所述中间线路层(22)的绕组通过金属埋孔(102)实现相互连通。

8.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述绝缘分隔层(24)的厚度均不小于0.4mm。

9.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述中间线路层(22)包括至少两个绕组，同一所述中间线路层(22)中的两个所述绕组由不同层级的覆铜线路组成，且不同层级的覆铜线路之间通过金属埋孔(102)实现连接；

所有所述绕组均位于所述中间线路层(22)的内层，且所述绕组至相邻的绝缘分隔层(24)的距离不小于0.5mm。

10.根据权利要求9所述的平面变压器，其特征在于，同一所述中间线路层(22)中的相邻两个所述绕组之间的距离不小于0.5mm。

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