CN219418735U - 一种平面变压器及电源变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面变压器及电源变换器，包括：磁芯、初级印刷电路板和次级印刷电路板；初级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个初级绕组层，多个初级绕组层通过埋孔电连接，每一初级绕组层包括初级绕组；次级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个次级绕组层，多个次级绕组层通过埋孔电连接，每一次级绕组层包括次级绕组；初级印刷电路板和次级印刷电路板上均设置有磁芯孔，磁芯穿过磁芯孔，并被初级绕组和次级绕组环绕。本实用新型可以降低生产成本，降低生产焊接组装的难度，提高磁芯内部的使用率和生产效率。

Description

一种平面变压器及电源变换器

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及电源变换器。

背景技术

传统变压器一直就是电源变换器中的庞然大物，同时，它又是导致高频电磁辐射干扰的主要发生源。如何缩小变压器的体积实现高频电源变换器的功率密度，一直是业界的重点研究课题。相对于传统方式的骨架变压器，使用现有的电路板制作技术，实现变压器平面绕组在提高开关电源的特性方面有较大的优势，平面变压器与传统变压器相比具有绕组间耦合性能好、效率高、漏磁小的特点。同时，平面变压器也是实现变压器薄型化、高频化的创新走向，并以其自身的诸多优点(如高频，低造型，低磁芯损耗等)被广泛运用在各种开关电源中。

现有技术中的平面变压器包括罐型磁芯和若干块印刷电路板(PCB，PrintedCircuit Board)，其中印刷电路板中设置有覆铜线路以构成初级绕组和次级绕组，每一初级绕组构成的初级绕组层和每一次级绕组构成的次级绕组层均为独立的印刷电路板，并且还需要安装屏蔽板才能达到屏蔽效果，为了增加绕组之间的绝缘强度，在绕组之间、绕组与磁芯之间也会安装一些环形空白印刷电路板或者环形绝缘片，会使得磁芯内部空间的使用灵活度较低。并且，现有的平面变压器由于使用多块印刷电路板叠加而成，印刷电路板数量多也会带来成本的增加。另一方面，每个绕组的多块印刷电路板是通过U形孔焊接在一起，也增加了生产焊接组装的难度，降低了生产效率。

实用新型内容

为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型提供了一种平面变压器及电源变换器。

根据本实用新型的一方面，提供了一种平面变压器，包括：

磁芯、初级印刷电路板和次级印刷电路板；

初级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个初级绕组层，多个初级绕组层通过埋孔电连接，每一初级绕组层包括初级绕组；

次级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个次级绕组层，多个次级绕组层通过埋孔电连接，每一次级绕组层包括次级绕组；

初级印刷电路板和次级印刷电路板上均设置有磁芯孔，磁芯穿过磁芯孔，并被初级绕组和次级绕组环绕。

可选的，平面变压器包括两个初级印刷电路板和一个次级印刷电路板；

沿初级印刷电路板的厚度方向，初级印刷电路板和次级印刷电路板的排列方式为初级印刷电路板-次级印刷电路板-初级印刷电路板。

可选的，两个初级印刷电路板相对于次级印刷电路板对称设置。

可选的，初级印刷电路板包括初级扇出部，次级印刷电路板包括次级扇出部，初级扇出部设置在初级印刷电路板的第一区域，次级扇出部设置在次级印刷电路板第二区域，第一区域和第二区域设置于磁芯相对的两侧。

可选的，初级扇出部包括多个初级扇入孔，初级扇入孔与初级绕组电连接，次级扇入孔与次级绕组电连接，其中，初级绕组层中初级绕组包括至少两个初级连接端，至少两个初级连接端在初级绕组上的位置不同，至少两个初级连接端分别与不同的初级扇入孔电连接。

可选的，同一初级印刷电路板中的多个初级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种；

和/或，同一次级印刷电路板中的多个次级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种。

可选的，在平面变压器的厚度方向上，磁芯和初级印刷电路板之间还包括：绝缘层和绝缘垫片；绝缘层位于绝缘垫片邻近磁芯的一侧。

可选的，屏蔽层为覆铜层。

可选的，次级印刷电路板的次级绕组层的层数为偶数。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电源变换器，包括本实用新型实施例任意所述的平面变压器。

本实用新型实施例提供的平面变压器包括：磁芯、初级印刷电路板和次级印刷电路板。初级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个初级绕组层，多个初级绕组层通过埋孔电连接，每一初级绕组层包括初级绕组；次级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个次级绕组层，多个次级绕组层通过埋孔电连接，每一次级绕组层包括次级绕组。初级印刷电路板和次级印刷电路板上均设置有磁芯孔，磁芯穿过磁芯孔，并被初级绕组和次级绕组环绕。与现有技术的方案平面变压器包括的每层初级绕组层和次级绕组层都是独立的一个印刷电路板，并且还需要安装屏蔽板才能达到屏蔽效果相比，本实用新型提供的平面变压器将多个初级绕组层设置在一个初级印刷电路板上，多个次级绕组层设置在一个次级印刷电路板上，可以使得整个平面变压器的初级绕组层的总厚度和次级绕组层的总厚度分别减小，由于磁芯的内部空间是一定的，初级印刷电路板和次级印刷电路板的厚度越小，磁芯内部空间的使用率也会更高；另外通过设置屏蔽层，可以达到不用安装屏蔽板也能达到屏蔽的效果，并且还能在生产中减少使用屏蔽板的成本，降低生产焊接组装的难度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种平面变压器的组装结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种初级印刷电路板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种次级印刷电路板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种初级印刷电路板的结构俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种次级印刷电路板的结构俯视图；

图6是本实用新型实施例提供的一种初级绕组层的并联结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种初级绕组层的串联结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种次级绕组层的串联结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的又一种次级绕组层的串联结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种次级绕组层的串并联结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种平面变压器，图1是本实用新型实施例提供的一种平面变压器的组装结构示意图，平面变压器包括：磁芯16、初级印刷电路板10和次级印刷电路板14。

图2是本实用新型实施例提供的一种初级印刷电路板的结构示意图，参考图2，初级印刷电路板10包括两层屏蔽层02以及设置于两层屏蔽层02之间的多个初级绕组层03，多个初级绕组层03通过埋孔01电连接，每一初级绕组层03包括初级绕组；图3是本实用新型实施例提供的一种次级印刷电路板的结构示意图，参考图3，次级印刷电路板14包括两层屏蔽层02以及设置于两层屏蔽层02之间的多个次级绕组层04，多个次级绕组层04通过埋孔01电连接，每一次级绕组层04包括次级绕组。

图4是本实用新型实施例提供的一种初级印刷电路板的结构俯视图，图5是本实用新型实施例提供的一种次级印刷电路板的结构俯视图，参考图4和图5，初级印刷电路板10和次级印刷电路板14上均设置有磁芯孔05，磁芯16穿过磁芯孔05，并被初级绕组和次级绕组环绕。

其中，磁芯16可以是罐型磁芯，初级印刷电路板10和次级印刷电路板14为多层印刷电路板，初级绕组和次级绕组均由覆铜导线构成，屏蔽层02的材料可以是铜，屏蔽层02用于屏蔽初级绕组层和次级绕组层间的电磁干扰。参考图2和图3，在初级印刷电路板10中包括两层屏蔽层02和七个初级绕组层03，每个初级绕组层03通过埋孔01电连接。在次级印刷电路板14中包括两层屏蔽层02和八个次级绕组层04，每个次级绕组层04通过埋孔01电连接。由于不需要U型焊盘使相邻的初级绕组层03电连接和相邻的次级绕组层04电连接，平面变压器的体积可以缩减，有利于小型化的同时，也避免造成生产焊接不良的问题。通过设置两层屏蔽层，可以使得屏蔽面积增大，不易造成初级印刷电路板10和次级印刷电路板14之间的信号干扰，并且通过埋孔电连接的方式可以增大印刷电路板的设计空间，增加初级绕组和次级绕组的匝数，同时也能使得屏蔽层的铜皮比较完整，提升屏蔽隔离效果；图2中的初级绕组层的数量和图3中的次级绕组层的数量仅仅作为一种示例，本实施例不做具体限定。

在一个可选的实现方式中，初级印刷电路板10还可以包括两层屏蔽层02和两个初级绕组层03，次级印刷电路板14包括两层屏蔽层02和六个次级绕组层04，本实施例不以此为限制。

本实用新型实施例提供的平面变压器包括：磁芯16、初级印刷电路板10和次级印刷电路板14。初级印刷电路板10包括两层屏蔽层02以及设置于两层屏蔽层02之间的多个初级绕组层03，多个初级绕组层03通过埋孔01电连接，每一初级绕组层03包括初级绕组；次级印刷电路板14包括两层屏蔽层02以及设置于两层屏蔽层02之间的多个次级绕组层04，多个次级绕组层04通过埋孔01电连接，每一次级绕组层04包括次级绕组。初级印刷电路板10和次级印刷电路板14上均设置有磁芯孔05，磁芯16穿过磁芯孔05，并被初级绕组和次级绕组环绕；屏蔽层02用于屏蔽干扰。与现有技术的方案平面变压器包括的每层初级绕组层和次级绕组层都是独立的一个印刷电路板，并且还需要安装屏蔽板才能达到屏蔽效果相比。本实用新型提供的平面变压器由于将多个初级绕组层03设置在一个初级印刷电路板10上，多个次级绕组层04设置在一个次级印刷电路板14上，可以使得初级印刷电路板10和次级印刷电路板14的厚度减小，因为磁芯16的内部空间是一定的，初级印刷电路板10和次级印刷电路板14的厚度越小，磁芯内部空间的使用率也会更高。另外，通过设置屏蔽层02，可以达到不用安装屏蔽板也能达到屏蔽的效果，并且还能在生产中减少使用屏蔽板的成本，降低生产焊接组装的难度。并且本实施例中电路板的数量减少，降低了生产焊接组装的难度，提高了生产效率。

可选的，参考图1，平面变压器包括两个初级印刷电路板10和一个次级印刷电路板14；沿初级印刷电路板10的厚度方向，初级印刷电路板10和次级印刷电路板14的排列方式为初级印刷电路板10-次级印刷电路板14-初级印刷电路板10。

其中，初级印刷电路板10和次级印刷电路板14的绕线结构是相同的，并且两个初级印刷电路板可以分别为第一初级印刷电路板11和第二初级印刷电路板12，第一初级印刷电路板11和第二初级印刷电路板12中初级绕组的匝数是相同的，次级印刷电路板14中次级绕组的匝数是偶数，通过这样设置有利于增加平面变压器的屏蔽效果。

可选的，参考图1，两个初级印刷电路板10相对于次级印刷电路板14对称设置。

其中，A面与B面为相对面，在组装时，次级印刷电路板的A面与B面为相对面，初级印刷电路板11是A面朝上，B面朝下，初级印刷电路板12是B面朝上，A面朝下的对称设置，次级印刷电路板包括；两个初级印刷电路板10相对于次级印刷电路板14对称设置，在相对于次级印刷电路板14对称设置的位置上两个初级印刷电路板10中的初级绕组的匝数是一致的，可以增加平面变压器的屏蔽效果。

可选的，参考图4和图5，初级印刷电路板包括初级扇出部06，次级印刷电路板包括次级扇出部08，初级扇出部06设置在初级印刷电路板的第一区域，次级扇出部08设置在次级印刷电路板第二区域，第一区域和第二区域设置于磁芯相对的两侧。

其中，在一个实施方式中，初级印刷电路板和次级印刷电路板的绕线结构相同，都是从绕组的同名端开始布线，经过绕组扇出部到圆环部分后按照顺时针方向完成圆环部分的布线，然后再从圆环部分回到绕组的另一端，初级扇出部06和次级扇出部08所在区域相对设置，可以加强平面变压器的屏蔽效果。

可选的，图6是本实用新型实施例提供的一种初级绕组层的并联结构示意图，参考图4和图6，初级扇出部06包括多个初级扇入孔07，初级扇入孔07与初级绕组电连接，其中，初级绕组层03中初级绕组包括至少两个初级连接端，至少两个初级连接端在初级绕组上的位置不同，至少两个初级连接端分别与不同的初级扇入孔07电连接。

其中，初级扇入孔07用于连接外部电路，可以根据实际匝数需要选择不同的初级扇入孔07连接外部电路，满足不同产品的需求，兼容性好。示例性的，初级连接端可以包括第一初级连接端071和第二初级连接端072，初级扇入孔07可以包括第一初级扇入孔073和第二初级扇入孔074，第一初级连接端071与第一初级扇入孔073连接，第二初级连接端072与第二初级扇入孔074连接，若需要初级绕组的匝数为36匝时，可以通过第一初级扇入孔073连接外部电路；若需要初级绕组的匝数为34匝时，可以通过第二初级扇入孔074连接外部电路。

可选的，同一初级印刷电路板中的多个初级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种；和/或，同一次级印刷电路板中的多个次级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种。

其中，图7是本实用新型实施例提供的一种初级绕组层的串联结构示意图，参考图6和图7，图6是两个初级绕组层并联示意图，图7是四个初级绕组层串联示意图。图8是本实用新型实施例提供的一种次级绕组层的串联结构示意图，图9是本实用新型实施例提供的又一种次级绕组层的串联结构示意图，图10是本实用新型实施例提供的一种次级绕组层的串并联结构示意图，参考图8-图10，图8和图9为两层次级绕组层的串联示意图，图8和图9的区别仅在于次级绕组的匝数不同，图10为四层次级绕组层串并联结构，本实施例中的初级绕组层的数量和次级绕组层的数量仅仅作为一种示例，本实施例不做具体限定。

可选的，参考图1，在平面变压器的厚度方向上，磁芯16和初级印刷电路板10之间还包括：绝缘层13和绝缘垫片15；绝缘层13位于绝缘垫片15邻近磁芯16的一侧。

其中，绝缘层15和绝缘垫片13可以起到绝缘保护作用。

可选的，屏蔽层为覆铜层。

其中，覆铜层是在初级印刷电路板和次级印刷电路板上以铺铜形式形成的膜层，使得初级印刷电路板和次级印刷电路板厚度更薄，有利于小型化的同时，可以起到屏蔽隔离的效果，减少初级印刷电路板和次级印刷电路板之间的干扰。

本实用新型实施例在上述实施例的基础上，还提供了一种电源变换器，包括本实用新型实施例任意所述的平面变压器。

本实用新型提供的电源变换器的有益效果与本实用新型实施例任意所述的平面变压器有益效果相同。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平面变压器，其特征在于，包括：

磁芯、初级印刷电路板和次级印刷电路板；

所述初级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个初级绕组层，所述多个初级绕组层通过埋孔电连接，每一所述初级绕组层包括初级绕组；

所述次级印刷电路板包括两层屏蔽层以及设置于两层屏蔽层之间的多个次级绕组层，所述多个次级绕组层通过埋孔电连接，每一所述次级绕组层包括次级绕组；

所述初级印刷电路板和所述次级印刷电路板上均设置有磁芯孔，所述磁芯穿过所述磁芯孔，并被所述初级绕组和所述次级绕组环绕。

2.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，

所述平面变压器包括两个初级印刷电路板和一个次级印刷电路板；

沿初级印刷电路板的厚度方向，所述初级印刷电路板和所述次级印刷电路板的排列方式为初级印刷电路板-次级印刷电路板-初级印刷电路板。

3.根据权利要求2所述的平面变压器，其特征在于，两个所述初级印刷电路板相对于所述次级印刷电路板对称设置。

4.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述初级印刷电路板包括初级扇出部，所述次级印刷电路板包括次级扇出部，所述初级扇出部设置在所述初级印刷电路板的第一区域，所述次级扇出部设置在次级印刷电路板第二区域，所述第一区域和所述第二区域设置于所述磁芯相对的两侧。

5.根据权利要求4所述的平面变压器，其特征在于，所述初级扇出部包括多个初级扇入孔，所述初级扇入孔与所述初级绕组电连接，其中，

初级绕组层中初级绕组包括至少两个初级连接端，所述至少两个初级连接端在所述初级绕组上的位置不同，所述至少两个初级连接端分别与不同的初级扇入孔电连接。

6.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，

同一初级印刷电路板中的所述多个初级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种；

和/或，同一次级印刷电路板中的所述多个次级绕组层的连接方式为串联、并联以及串联和并联的组合方式的中的任意一种。

7.根据权利要求3所述的平面变压器，其特征在于，在平面变压器的厚度方向上，所述磁芯和所述初级印刷电路板之间还包括：绝缘层和绝缘垫片；所述绝缘层位于所述绝缘垫片邻近所述磁芯的一侧。

8.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，

所述屏蔽层为覆铜层。

9.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述次级印刷电路板的次级绕组层的层数为偶数。

10.一种电源变换器，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的平面变压器。