DE19945013C1

DE19945013C1 - Planartransformator

Info

Publication number: DE19945013C1
Application number: DE19945013A
Authority: DE
Inventors: Matthias Haubner; Karl Stoll
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: DE19945013C5; DE50015737D1; EP1085535B1; EP1085535A1; ATE442655T1

Abstract

Ein Planartransformator mit Hochstromwindungen, einem Mehrschichtaufbau (7), dessen Schichten von flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildet werden, einem von den Windungen umgebenen Magnetkern und einen Träger (1) für den Mehrschichtaufbau, wobei die Hochstromwindungen jeweils voneinander isoliert in den Träger (1) mit herausgeführten elektrischen Stromanschlüssen (5) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planartransformator mit Hoch stromwindungen, einem Mehrschichtaufbau, dessen Schichten von flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen ange ordneten Isolierungen gebildet werden, einem von den Windun gen umgebenden Magnetkern und einem Träger für den Mehr schichtaufbau.

Bei einem derartigen beispielsweise aus der US 5,010,314 be kannten Planartransformator sind beidseits eines zweigeteil ten Trägers aus flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildete Mehrschichtan ordnungen vorgesehen, in denen die Hochstromwindungen ange ordnet sind. Hieraus ergibt sich eine schwierige Anschluß technologie für die Hochstromwindungen im Planartransforma tor. Außerdem entsteht ein relativ großer Platzbedarf in der Mehrschichtanordnung (Multilayer).

Aus der EP 0 767 473 A1 ist ein Spulenkörper für einen Trans formator bekannt, bei dem Planarwicklungen in einen Mehr schichtaufbau aus isolierenden Lagen einlaminiert sind.

Aus der DE 299 07 035 U1 ist ein Spulenkörper für eine Flach spule bekannt, bei dem auf einem Träger Leiterplatten über einandergestapelt sind, die jeweils eine oder mehrere Windun gen für die Spulenwicklung aufweisen. In den Träger sind An schlußstifte eingepreßt, die zum elektrischen Anschließen der Leiterplatten dienen.

Aus der US 5,559,487 ist ein Transformator bekannt, bestehend aus einem Mehrschichtaufbau, bei dem planare Wicklungen über einander angeordnet sind und mit einem aufschmelzbaren Iso liermaterial aus Kunststoff gegeneinander isoliert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Planartransformator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die elektri sche Kontaktierung der Hochstromwindungen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hochstromwindungen jeweils voneinander isoliert im Träger mit herausgeführten elektrischen Stromanschlüssen integriert sind.

Durch die Integration der Hochstromwindungen im Träger ergibt sich eine erhebliche Platzersparnis, wobei die mechanische Stabilität der Träger durch die integrierten Hochstromwindun gen verbessert wird. In bevorzugter Weise kann der Träger aus Kunststoff, beispielsweise durch Kunststoffspritztechnik, hergestellt sein. Der Träger und die in ihm integrierten Hochstromwindungen besitzen die Form eines rechteckigen und quadratischen Rahmens mit einem Mittelloch, durch welches ein Teil des Magnetkerns ragt. Der aus den flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildete Mehrschichtaufbau (Multilayer) kann an der Obersei te und/oder an der Unterseite des Trägers angeordnet sein. Die aus dem Träger herausgeführten Anschlüsse der Hochstrom windungen können in Form von Anschlußlappen ausgebildet sein und sind bevorzugt an einer Rahmenseite seitlich herausge führt. An der gegenüberliegenden Rahmenseite des Trägers kön nen weitere Anschlüsse in Form von Anschlußstiften oder für SMD-Technik zur Kontaktierung der im Mehrschichtaufbau (Mul tilayer) vorhandenen Windungen vorgesehen sein. Der Träger bildet somit einen Anschlußträger für alle Windungen des Planartransformators.

Die Hochstromwindungen können als Formstücke aus einem elek trisch leitfähigen Material, z. B. Kupfer, gebildet sein. In bevorzugter Weise sind die Hochstromwindungen als Stanzteile oder Bügel ausgebildet. Im Träger kann eine Hochstromwindung oder können mehrere Hochstromwindungen angeordnet sein. Die Anordnung und die seitliche Herausführung der Hochstromstro manschlüsse erfolgt in bevorzugter Weise symmetrisch zu einer Mittelebene des Trägers, wobei die Hochstromwindungen im Trä ger in mehreren Ebenen angeordnet sind.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfin dung noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Trägers (Anschluß trägers), in welchem Hochstromwindungen des Planartransforma tors integriert sind;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Hochstromwindung;

Fig. 3 Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines Planar transistors; und

Fig. 4 Bestandteile eines weiteren Ausführungsbeispiels ei nes Planartransformators.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispiele eines Planartrans formators in den Fig. 3 und 4 wird ein Träger 1 verwendet, in welchem eine oder mehrere Hochstromwindungen 3 integriert sind. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind zwei Hochstromwindungen 3 in den Träger 1 integriert. Die Hoch stromwindungen 3 befinden sich in übereinander angeordneten Ebenen im Träger 1. Dieser besteht aus Kunststoff und ist insbesondere durch Kunststoffspritztechnik hergestellt. Der Träger 1 hat die Form eines quadratischen oder rechteckigen Rahmens, wie aus den Figuren zu ersehen ist. Der Träger 1 kann jedoch auch als kreisrunder Rahmen oder auch eine andere dem Einsatzzweck angepaßte Form aufweisen. Dieser Form ist die jeweilige Hochstromwindung 3 angepaßt. Die jeweilige Hochstromwindung besteht aus einem Formteil, das aus einem leitfähigen Material, insbesondere Kupfer gebildet ist. In bevorzugter Weise handelt es sich um Stanzteile aus Kupfer. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die jeweilige Hochstrom windung als flache Scheibe ausgebildet.

Der rahmenförmige Träger 1 und die in ihm integrierten Hoch stromwindungen besitzen ein Mittelloch 4, durch welches im zusammengebauten Zustand ein Mittelbutzen eines Magnetkerns 6 ragt. Der in das Mittelloch 4 ragende Teil des Magnetkerns 6 wird von den Hochstromwindungen 3 umfaßt.

Anschlüsse 5 in Form von Anschlußlappen sind einstückig an jede Hochstromwindung 3 angeformt. Diese Anschlüsse ragen seitlich aus dem Träger 1. In bevorzugter Weise ragen die An schlüsse 5 seitlich aus einem Rahmenteil des Trägers 1 her aus. Die jeweiligen Anschlüsse 5 verlaufen parallel zueinan der. Bei der Anordnung mehrerer Hochstromwindungen im Träger 1 besitzen diese eine bezüglich einer Mittelebene spiegel bildliche Anordnung der herausgeführten Anschlüsse 5, wie es insbesondere aus der Fig. 1 zu ersehen ist. Die Hochstromwin dungen können gegeneinander durch Isolierbeschichtung, bei spielsweise Lackierung isoliert sein.

Am gegenüberliegenden Rahmenteil des Trägers 1 befinden sich Anschlußstifte 2. Diese dienen zum Anschluß von Windungen in einem Mehrschichtaufbau 7. Der jeweilige Mehrschichtaufbau kann als Standard-Multilayer ausgebildet sein und, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, an der Oberseite und der Untersei te des Trägers 1 angeordnet werden. Der jeweilige Mehr schichtaufbau 7 enthält Windungen in Form von Kupferscheiben oder Kupferkaschierungen auf Kunststoffunterlagen oder ander weitig ausgebildeten ebenen und flachen Leitern, welche ge geneinander durch Isolierschichten isoliert sind. Es können auch mehrere Mehrschichtaufbauten 7 (Standard-Mulitlayer) in gestapelter Anordnung zum Einsatz kommen, wie es im Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 4 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungs beispiel ist der Stapel der Standard-Mulitlayer auf der Ober seite des Trägers 1 angeordnet.

Die Anschlußstifte 2 dienen zur Aufnahme und zum Anschluß ei nes Mehrschichtaufbaus (Multilayers) oder weiterer Windungs teile. Die Anschlußstücke 2 ragen sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite aus dem Träger heraus. An der Unter seite des Trägers kann der Anschluß an die Mutterplatine über die Anschlußstifte 2 stattfinden. Dies erfolgt mit den glei chen Stiften wie die Kontaktierung mit den Windungsteilen des Mehrschichtaufbaus 7.

Hieraus resultiert eine erhebliche Vereinfachung des Mehr schichtaufbaus (Multilayer) sowie eine starke Verringerung der Gesamtdicke des Mehrschichtaufbaus. Da Durchkontaktierun gen oder Parallelschaltungen nicht mehr erforderlich sind, verringert sich die Gefahr der Bildung von heißen Stellen (hot spots).

Claims

1. Planartransformator mit

- Hochstromwindungen (3)
- einem Mehrschichtaufbau (7), dessen Schichten von flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildet werden,
- einem von den Windungen umgebenen Magnetkern
- einem Träger (1) für den Mehrschichtaufbau, in den die Hochstromwindungen (3) jeweils voneinander isoliert mit herausgeführten elektrischen Stromanschlüssen (5) integriert sind
- aus dem Träger herausragenden Anschlußstiften (2) für die Windungen des Mehrschichtaufbaus.

2. Planartransformator nach Anspruch 1, bei dem die Hochstromwindungen (3) als flache Formstücke aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind.

3. Planartransformator nach Anspruch 2, bei dem die Hochstromwindungen (3) als Stanzteile ausgebildet sind.

4. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hochstromwindungen (3) aus Kupfer bestehen.

5. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Hochstromwindungen (3) bügelförmig ausgebildet sind.

6. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Hochstromwindungen (3) in unterschiedlichen Ebenen im Träger (1) angeordnet sind.

7. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Träger (1) die Form eines rechteckigen, quadratischen oder kreisrunden Rahmens hat, wobei die Anschlüsse (5) der Hochstromwindungen (3) an einer Rahmenseite herausgeführt sind.

8. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in einem Mittelloch (4) des Trägers (1) ein von den Windungen umgebener Teil des Magnetkerns (6) angeordnet ist.

9. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Hochstromwindungen durch eine isolierende Beschichtung gegeneinander isoliert sind.

10. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Träger (1) aus Kunststoff besteht.

11. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Träger (1) aus den mit Kunststoff umspritzten Hochstromwindungen (3) besteht.

12. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Anschlußstifte (2) an der Rahmenseite angeordnet sind, welche der die Anschlüsse (5) der Hochstromwindungen (3) aufweisenden Rahmenseite entgegengesetzt liegt.

13. Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Anschlußstifte (2) durch den Träger (1) hindurchragen.