DE19945013C5

DE19945013C5 - Planartransformator

Info

Publication number: DE19945013C5
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: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: DE19945013C1; EP1085535B1; EP1085535A1; DE50015737D1; ATE442655T1

Abstract

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 aus Kunststoff bestehenden rahmenförmigen Träger (1) für den Mehrschichtaufbau, wobei in den Träger die Hochstromwindungen (3) voneinander isoliert integriert sind, und aus dem elektrische Stromanschlüsse (5) für die Hochstromwindungen herausgeführt sind,
– durch den Träger hindurchgeführten und aus diesem oben herausragenden Anschlußstiften (2) für die Windungen des Mehrschichtaufbaus.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planartransformator mit Hochstromwindungen, einem Mehrschichtaufbau, dessen Schichten von flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildet werden, einem von den Windungen umgebenden Magnetkern und einem Träger für den Mehrschichtaufbau.
Bei einem derartigen beispielsweise aus der US 5,010,314 bekannten Planartransformator sind beidseits eines zweigeteilten Trägers aus flachen elektrisch leitenden Windungen und dazwischen angeordneten Isolierungen gebildete Mehrschichtanordnungen vorgesehen, in denen die Hochstromwindungen angeordnet sind. Hieraus ergibt sich eine schwierige Anschlußtechnologie für die Hochstromwindungen im Planartransformator. Außerdem entsteht ein relativ großer Platzbedarf in der Mehrschichtanordnung (Multilayer).
Aus der EP 0 767 473 A1 ist ein Spulenkörper für einen Transformator bekannt, bei dem Planarwicklungen in einen Mehrschichtaufbau aus isolierenden Lagen einlaminiert sind.
Aus der DE 299 07 035 U1 ist ein Spulenkörper für eine Flachspule bekannt, bei dem auf einem Träger Leiterplatten übereinandergestapelt sind, die jeweils eine oder mehrere Windungen für die Spulenwicklung aufweisen. In den Träger sind Anschlußstifte 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 übereinander angeordnet sind und mit einem aufschmelzbaren Isoliermaterial aus Kunststoff gegeneinander isoliert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Planartransformator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die elektrische 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 Hochstromwindungen 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 Oberseite und/oder an der Unterseite des Trägers angeordnet sein. Die aus dem Träger herausgeführten Anschlüsse der Hochstromwindungen können in Form von Anschlußlappen ausgebildet sein und sind bevorzugt an einer Rahmenseite seitlich herausgeführt. An der gegenüberliegenden Rahmenseite des Trägers können weitere Anschlüsse in Form von Anschlußstiften oder für SMD-Technik zur Kontaktierung der im Mehrschichtaufbau (Multilayer) vorhandenen Windungen vorgesehen sein. Der Träger bildet somit einen Anschlußträger für alle Windungen des Planartransformators.
Die Hochstromwindungen können als Formstücke aus einem elektrisch 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 Hochstromwin dungen angeordnet sein. Die Anordnung und die seitliche Herausführung der Hochstromstromanschlüsse erfolgt in bevorzugter Weise symmetrisch zu einer Mittelebene des Trägers, wobei die Hochstromwindungen im Träger in mehreren Ebenen angeordnet sind.
Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Trägers (Anschlußträgers), in welchem Hochstromwindungen des Planartransformators integriert sind;
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Hochstromwindung;
3 Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines Planartransistors; und
4 Bestandteile eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Planartransformators.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispiele eines Planartransformators in den 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 Hochstromwindungen 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 2 zu ersehen ist, ist die jeweilige Hochstromwindung als flache Scheibe ausgebildet.
Der rahmenförmige Träger 1 und die in ihm integrieren Hochstromwindungen 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 einstükkig an jede Hochstromwindung 3 angeformt. Diese Anschlüsse ragen seitlich aus dem Träger 1. In bevorzugter Weise ragen die Anschlüsse 5 seitlich aus einem Rahmenteil des Trägers 1 heraus. Die jeweiligen Anschlüsse 5 verlaufen parallel zueinander. Bei der Anordnung mehrerer Hochstromwindungen im Träger 1 besitzen diese eine bezüglich einer Mittelebene spiegelbildliche Anordnung der herausgeführten Anschlüsse 5, wie es insbesondere aus der 1 zu ersehen ist. Die Hochstromwindungen können gegeneinander durch Isolierbeschichtung, beispielsweise 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 3 zu ersehen ist, an der Oberseite und der Unterseite des Trägers 1 angeordnet werden. Der jeweilige Mehrschichtaufbau 7 enthält Windungen in Form von Kupferscheiben oder Kupferkaschierungen auf Kunststoffunterlagen oder anderweitig ausgebildeten ebenen und flachen Leitern, welche gegeneinander durch Isolierschichten isoliert sind. Es können auch mehrere Mehrschichtaufbauten 7 (Standard-Mulitlayer) in gestapelter Anordnung zum Einsatz kommen, wie es im Ausführungsbeispiel der 4 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Stapel der Standard-Mulitlayer auf der Oberseite des Trägers 1 angeordnet.
Die Anschlußstifte 2 dienen zur Aufnahme und zum Anschluß eines Mehrschichtaufbaus (Multilayers) oder weiterer Windungsteile. Die Anschlußstücke 2 ragen sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite aus dem Träger heraus. An der Unterseite des Trägers kann der Anschluß an die Mutterplatine über die Anschlußstifte 2 stattfinden. Dies erfolgt mit den gleichen Stiften wie die Kontaktierung mit den Windungsteilen des Mehrschichtaufbaus 7.
Hieraus resultiert eine erhebliche Vereinfachung des Mehrschichtaufbaus (Multilayer) sowie eine starke Verringerung der Gesamtdicke des Mehrschichtaufbaus. Da Durchkontaktierungen oder Parallelschaltungen nicht mehr erforderlich sind, verringert sich die Gefahr der Bildung von heißen Stellen (hot spots).

Claims

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 aus Kunststoff bestehenden rahmenförmigen Träger (1) für den Mehrschichtaufbau, wobei in den Träger die Hochstromwindungen (3) voneinander isoliert integriert sind, und aus dem elektrische Stromanschlüsse (5) für die Hochstromwindungen herausgeführt sind, – durch den Träger hindurchgeführten und aus diesem oben herausragenden Anschlußstiften (2) für die Windungen des Mehrschichtaufbaus.
Planartransformator nach Anspruch 1, bei dem die Hochstromwindungen (3) als flache Formstücke aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind.
Planartransformator nach Anspruch 2, bei dem die Hochstromwindungen (3) als Stanzteile ausgebildet sind.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hochstromwindungen (3) aus Kupfer bestehen.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Hochstromwindungen (3) bügelförmig ausgebildet sind.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Hochstromwindungen (3) in unterschiedlichen Ebenen im Träger (1) angeordnet sind.
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.
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.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Hochstromwindungen durch eine isolierende Beschichtung gegeneinander isoliert sind.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Träger (1) aus den mit Kunststoff umspritzten Hochstromwindungen (3) besteht.
Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Anschlußstifte (2) an der Rahmenseite angeordnet sind, welche der die Anschlüsse (5) der Hochstromwindungen (3) aufweisenden Rahmenseite entgegengesetzt liegt.