DE202010013046U1

DE202010013046U1 - Transformator

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Publication number: DE202010013046U1
Application number: DE202010013046U
Authority: DE
Original assignee: Loewe Opta GmbH
Current assignee: Loewe Opta GmbH
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2020-12-03

Abstract

Transformator für ein Netzteil, bestehend aus einem Ferritkern (1), der eine Primärwicklung (2) und mindestens eine Sekundärwicklung (3) aufweist und wobei der Ferritkern (1) mit seiner Unterseite auf einer Leiterplatte (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (2) und die mindestens eine Sekundärwicklung (3) aus ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) der Leiterplatte (4), welche zumindest teilweise unter der Unterseite des Ferritkerns (1) verlaufen, und ersten und zweiten Bügeln (7, 8), welche oberhalb des Ferritkerns (1) angeordnet sind, gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator, insbesondere für ein Netzteil für ein Gerät der Unterhaltungselektronik. Transformatoren, insbesondere für Geräte der Unterhaltungselektronik, sind hinreichend bekannt. So ist beispielsweise aus DE 10 2007 061 651 A ein Transformator mit mindestens einer ein- oder mehrschichtigen Grundleiterplatte, auf der mindestens eine aus Leiterbahnen gebildete Spule angeordnet ist, bekannt. Dieser Transformator weist mindestens eine ein- oder mehrschichtige Tochterleiterplatte auf, auf der mindestens eine weitere aus Leiterbahnen gebildete Spule angeordnet ist. Die Tochterleiterbahn ist als ein separates Teil mit einem Gießharz vollständig vergossen und das separate Teil ist auf die Grundleiterplatte aufsetzbar.
Aus DE 19 652 039 ist ein Transformator bekannt, der eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweist. Die Primär- und Sekundärwicklung sind jeweils mindestens als eine Leiterbahn, vorzugsweise in spiralförmiger Ausführung, auf einem Isolationskörper aufgebracht. Die mindestens eine Leiterbahn der Primärwicklung und die mindestens eine Leiterbahn der Sekundärwicklung sind voneinander jeweils durch die Isolierschicht des Isolationskörpers beabstandet. Die Isolationskörper weisen außerhalb des Bereiches der Leiterbahnen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung übereinander liegende Durchbrüche und Anschlusselemente auf, so dass auf den Isolationskörpern jeweils mindestens eine Zuleitung vorgesehen ist, die von der auf dem jeweiligen Isolationskörper aufgebrachten Leiterbahn zu einem Durchbruch geführt ist, wobei auf den Isolationskörpern jeweils mindestens eine Zuleitung vorgesehen ist, die von der auf den jeweiligen Isolationskörper aufgebrachten Leiterbahn zu einem Anschlusselement führt, und wobei die Durchbrüche jeweils durchkontaktiert sind.
Aus EP 0 339 827 B1 ist ein flacher Spannungstransformator bekannt. Dieser Transformator besteht aus einem planen Transformator mit einem Magnetkern, der wenigstens eine ebene Platte mit durch den Kern hindurch ausgebildeten Öffnungen und mit durch die Öffnungen hindurch angeordneten Wicklungen aufweist. Die ebene Platte weist ein erstes und ein zweites Paar von sich durch die ebene Platte hindurch erstreckenden Schlitzen auf, wobei die Schlitze des ersten Paares der Öffnungen innerhalb der Platte durch eine erste entsprechende vorbestimmte Distanz voneinander getrennt sind und die Schlitze der Öffnungen des zweiten Paares innerhalb der Platte durch eine, sich von der ersten bestimmenden Distanz unterscheidenden zweiten vorbestimmten Distanz voneinander getrennt sind. Außerdem ist ein erster Leiter zur Bildung einer ersten Schleife durch das erste Paar von Schlitzen hindurch angeordnet, wobei die vom ersten Leiter gebildete Schleife eine der ersten vorbestimmten Distanz in etwa entsprechenden Dimension besitzt. Weiterhin ist ein zweiter Leiter vorhanden, der durch das zweite Paar von Schlitzen hindurch angeordnet ist und eine zweite Schleife bildet, die wenigstens eine der zweiten vorbestimmten Distanz in etwa entsprechende Dimension besitzt. Die erste und die zweite Schleife sind durch die Platte magnetisch miteinander gekoppelt, um zwischen den Schleifen eine magnetische Kopplung zu schaffen, wobei das zwischen den Schleifen bestehende Spannungsverhältnis in etwa dem Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten vorbestimmten Distanz entspricht.
In EP 0 917 163 B1 ist eine magnetische Baugruppe offenbart. Diese magnetische Baugruppe besteht aus einer Leiterplatte mit mindestens einer Schicht, einer ersten Windung, die auf mindestens einer Schicht der Leiterplatte angeordnet ist, und weiteren Windungen, die auf mindestens einer weiteren Schicht der Leiterplatte angeordnet sind. Es ist ein magnetischer Kern vorhanden, der mit der ersten Wicklung verknüpft ist, um eine entsprechende magnetische Komponente zu definieren. Außerdem ist ein weiterer magnetischer Kern vorhanden, der mit der weiteren Windung verknüpft ist, um mindestens eine weitere magnetische Komponente zu definieren. Außerdem ist eine Mehrzahl von Stiftsockeln, die an einer Kante der Leiterplatte ausgebildet sind, vorgesehen, die dazu dienen, eine elektrische Verbindung der Windungen mit den Komponenten, die außerhalb der Leiterplatte angeordnet sind, zu ermöglichen.
Aus DE 41 35 979 A1 ist ein planarer Transformator bekannt, der eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte aufweist. Es ist eine Mehrzahl von Spiralwicklungen, die durch Metallisierung auf verschiedenen Flächen der Leiterplatte gebildet sind, vorhanden. Eine Ferritkernanordnung erster und zweiter Kernabschnitte ist auf entgegengesetzten Seiten der Leiterplatte angeordnet und die Leiter der Spiralwicklungen vervollständigen eine Umgrenzung der Kernabschnitte. Jeder Kernabschnitt enthält eine dünne, flache Platte. Die beiden flachen Platten sind integral mit dünnen Stützabschnitten ausgebildet oder liegen an diesen an. Die Stützabschnitte sind dick genug gewählt, um die Anordnung der Leiterplatte zwischen den ersten und dem zweiten Kernabschnitten zu ermöglichen.
Nachteilig bei diesem bekannten der Stand der Technik ist, dass die Transformatoren für ein Netzteil, insbesondere für ein Gerät der Unterhaltungselektronik, eine vordefinierte Bauhöhe aufweisen, die zumeist von der Bauhöhe des Transformators bestimmt ist. Dies ist insbesondere bei der Konstruktion und Herstellung von flachen Geräten der Unterhaltungselektronik, wie beispielsweise von flachen Bildanzeigegeräten, die über eine Netzspannung betreibbar sein sollen, problematisch, da die Tiefe der Gehäuse maßgeblich von der Größe der Transformatoren vordefiniert ist. Um nunmehr möglichst flache Gehäuse für Geräte der Unterhaltungselektronik mit Netzspannungsnetzbetrieb zu ermöglichen, ist es Aufgabe der Erfindung, einen Transformator für ein Netzteil aufzuzeigen, der besonders platzsparend und flach gebaut ist.
Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche und der weiteren Beschreibung.
Der erfindungsgemäße Transformator für ein Netzteil besteht aus einem Ferritkern oder Eisenkern, der von einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung umgeben ist. Der Ferritkern ist mit seiner Unterseite auf einer Leiterplatte angeordnet. Die Primärwicklung und die mindestens eine Sekundärwicklung sind aus Leiterbahnen der Leiterplatte, welche unter der Unterseite des Ferritkerns verlaufen, und Bügeln, welche oberhalb des Ferritkerns angeordnet sind, gebildet.
Es kann aber auch eine Drossel mit vorgenannten Merkmalen hergestellt werden, wobei dann die zweite Wicklung entfallen würde.
Gemäß Schutzanspruch 2 ist bevorzugt, dass die Primärwicklung aus den ersten Leiterbahnen, die abschnittsweise auf oder in der Leiterplatte angeordnet sind, und dem mindestens einen ersten Bügel, der die abschnittsweise angeordneten ersten Leiterbahnen zu einer geschlossenen Umwicklung des Ferritkerns verbindet, ausgebildet ist.
Gemäß Schutzanspruch 3 ist bevorzugt, dass die mindestens eine Sekundärwicklung aus den zweiten Leiterbahnen, die abschnittsweise auf oder in der Leiterplatte angeordnet sind, und dem mindestens einen zweiten Bügel, der die abschnittsweise angeordneten zweiten Leiterbahnen zu mindestens einer geschlossenen Umwicklung des Ferritkerns verbindet, ausgebildet ist.
Gemäß Schutzanspruch 4 ist bevorzugt, dass die ersten und zweiten Bügel mit der Leiterplatte jeweils an mindestens zwei ersten und zweiten Stellen elektrisch kontaktiert sind und an den ersten Stellen die ersten Leiterbahnen mit dem mindestens einen ersten Bügel und an den zweiten Stellen die zweiten Leiterbahnen mit dem mindestens einen zweiten Bügel mechanisch und elektrisch verbunden sind.
Gemäß Schutzanspruch 5 ist bevorzugt, dass der erste und zweite Bügel aus elektrisch leitendem Material oder aus elektrisch leitendem Material, das zumindest partiell von einem nicht leitenden Material umschlossen ist, bestehen.
Gemäß Schutzanspruch 6 ist bevorzugt, dass die ersten und zweiten Bügel den Ferritkern kraftschlüssig und/oder formschlüssig auf der Leiterplatte fixieren.
Gemäß Schutzanspruch 7 ist bevorzugt, dass der erste und zweite Bügel Strombügel sind und/oder der erste und zweite Bügel bogenförmig oder wellenförmig ausgestaltet sind.
Gemäß Schutzanspruch 8 ist bevorzugt, dass der Ferritkern auf der Leiterplatte plan aufliegt.
Gemäß Schutzanspruch 9 ist bevorzugt, dass der Ferritkern auf der Leiterplatte angeklebt oder aufgeklebt ist.
Gemäß Schutzanspruch 10 ist bevorzugt, dass die Leiterplatte eine Mulde aufweist, in welche der Ferritkern einfügbar ist.
Gemäß Schutzanspruch 11 ist bevorzugt, dass die Mulde den Ferritkern im in die Mulde eingefügten Zustand zumindest teilweise formschlüssig umschließt.
Gemäß Schutzanspruch 12 ist bevorzugt, dass die Leiterplatte in Form eines Multilayers ausgeführt ist und der Ferritkern in den Multilayer integriert ist und die ersten und zweiten Leiterbahnen integriert in den Multilayer angeordnet sind und die Primärwicklung und die mindestens eine Sekundärwicklung ausschließlich durch die im Multilayer angeordneten Leiterbahnen gebildet sind.
Gemäß Schutzanspruch 13 ist bevorzugt, dass der Ferritkern mittels SMD-Montage auf der Leiterplatte anordenbar ist.
Gemäß Schutzanspruch 14 ist bevorzugt, dass die Bauhöhe des Transformators durch die Dicke und Größe der Bügel und des Ferritkerns definiert ist.
Gemäß Schutzanspruch 15 ist bevorzugt, dass der Ferritkern mittels den Ferritkern umschließender Folien isolierbar ist, wobei die Folien am oder auf oder über den Ferritkern anordenbar sind.
Gemäß Schutzanspruch 16 ist bevorzugt, dass die Leiterplatte zur Unterstützung der Isolation des Ferritkerns dient, indem die ersten und zweiten Leiterbahnen beabstandet vom Ferritkern in der Leiterplatte unter dem Ferritkern und auf der Leiterplatte geführt sind.
Gemäß Schutzanspruch 17 ist bevorzugt, dass der Ferritkern isoliert ist.
Gemäß Schutzanspruch 18 ist bevorzugt, dass mittels der ersten und zweiten Bügel der Ferritkern auf der Leiterplatte, sowohl bei SMD-Version der ersten und zweiten Bügel, als auch bei durch Öffnungen in der Leiterplatte realisierbarer Durchsteckausführung der ersten und zweiten Bügel fixierbar ist.
Gemäß Schutzanspruch 19 ist bevorzugt, dass bei der Durchsteckausführung die ersten und zweiten Bügel Widerhaken zum Einsetzen in die vorgesehenen Öffnungen der Leiterplatte aufweisen.
Gemäß Schutzanspruch 20 ist bevorzugt, dass die ersten und zweiten Bügel in Kaskadierung anordenbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele exemplarisch anhand der beigefügten 1 bis 6 näher erläutert. Diese Beschreibung der Erfindung anhand der konkreten Ausführungsbeispiele stellt keine Limitierung der Erfindung auf eines dieser konkreten Ausführungsbeispiele dar. Die Ausführungsbeispiele zeigen die Erfindung anhand diverser Ausführungsformen und zum Teil in speziellen Ausgestaltungen.
Es zeigen
1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Transformator;
2 eine weitere Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Transformator;
3–6 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transformator.
Bei der Figurenbeschreibung wurden bei den Figuren, soweit möglich, für gleiche Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Dies ermöglicht eine einfachere Darstellung und eine bessere Verständlichkeit der Erfindung.
In 1 ist ein Transformator für ein Netzteil dargestellt. Der Transformator besteht aus einem Ferritkern 1, der in bekannter doppel U-Form ausgebildet ist. Es kann aber auch ein in sich geschlossener Ferritkern oder ein Ringkern verwendet werden. Der Transformator, bestehend aus dem Ferritkern 1 und einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3, ist auf einer Leiterplatte 4 angeordnet. Die Leiterplatte 4 weist Leiterbahnen 5, 6 auf. Die Leiterbahnen 5 und 6 verlaufen abschnittsweise unterhalb der Unterseite des Ferritkerns 1, der auf der Leiterplatte 4 aufliegt. Die Leiterbahnen 5, 6 sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit einem isolierenden Schutzlack überzogen, so dass eine galvanische Trennung zwischen den Leiterbahnen 5, 6 und dem auf der Leiterplatte 4 aufliegenden Ferritkern 1 gegeben ist. In einer alternativen Ausführung der Erfindung sind die Leiterbahnen 5, 6 in der Leiterplatte 4 angeordnet, so dass zusätzlich über das Material der Leiterplatte, das elektrisch isolierend ist, eine galvanische Trennung zwischen dem auf der Leiterplatte 4 aufliegenden Ferritkern 1 und den Leiterbahnen 5, 6 gegeben ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ferritkern 1 mit einer Isolierschicht umgeben oder von dieser umzogen, so dass der Ferritkern selbst gegenüber anderen elektrisch leitenden Bauteilen galvanisch getrennt ist.
Über dem Ferritkern 1 sind im Bereich der Leiterbahnen 5, 6, die unterhalb des auf der Leiterplatte 4 aufliegenden Ferritkerns 1 verlaufen, Bügel 7, 8 angeordnet. Diese Bügel 7, 8 sind mit den Leiterbahnen 5, 6 derart elektrisch verbindbar, dass die Bügel 7, 8 mit den Leiterbahnen 5, 6 Wicklungen um den Ferritkern 1 ausbilden. So sind die Leiterbahnen 5 mit den Bügeln 7 verbunden und bilden im verbundenen Zustand eine erste Wicklung, sprich die Primärwicklung 2, um den Ferritkern 1 aus. Die zweiten Leiterbahnen 6 bilden im mit den zweiten Bügeln 8 verbundenen Zustand eine zweite Wicklung um den Ferritkern 1 aus und bilden die Sekundärwicklung 3.
Der erfindungsgemäße Transformator besteht aus einer Primärspule oder Primärwicklung 2, einer Sekundärspule oder Sekundärwicklung 3, wie in 1 dargestellt, wobei die Primärwicklung 2 an einer Seite den Ferritkern 1 umschließt und die Sekundärwicklung 3 den Ferritkern 1 an der gegenüberliegenden Seite umschließt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Sekundärwicklungen 3 vorhanden. Die Primärwicklung 2 und die Sekundärwicklung 3 sind aber nicht, wie bei bekannten Transformatoren, direkt um den Ferritkern 1 gewickelt, sondern bestehen aus zwei Teilen, nämlich den Leiterbahnen 5, 6 und den Bügeln 7, 8. Die Leiterbahnen 5, die zumindest partiell in der Leiterplatte 4 unter dem auf der Leiterplatte 4 angeordneten Ferritkern 1 verlaufen, und die Bügel 7, welche oberhalb des Ferritkerns 1 diesen zwischen sich und der Leiterplatte 4 einschließen, bilden die Primärwicklung 2 aus. Die Leiterbahnen 6, die zumindest partiell in der Leiterplatte 4 unter dem auf der Leiterplatte 4 angeordneten Ferritkern 1 verlaufen, und die Bügel 8, welche oberhalb des Ferritkerns 1 diesen zwischen sich und der Leiterplatte 4 einschließen, bilden die Sekundärwicklung 3 aus.
Mittels der Bügel 7, 8, die in vorzugsweiser Ausgestaltung als Strombügel oder Drähte ausgeführt sind, werden die Primärwicklung 2 und die Sekundärwicklung 3 gemeinsam mit den Leiterbahnen 5, 6 um den Ferritkern 1 angeordnet geschlossen. Der gesamte Transformator ist daher sehr flach gebaut, da der Ferritkern 1 liegend auf der Leiterplatte 4 angeordnet ist und die Leiterplatte 4 mit den Leiterbahnen 5, 6 Teil der Primärwicklung 2 und der Sekundärwicklung 3 ist.
Die Netzversorgungsspannung wird über die Primärwicklung 2, gebildet aus den Leiterbahnen 5 und den Bügeln 7, in den Ferritkern 1 induziert. In die Sekundärwicklung 3, gebildet durch die Leiterbahnen 6 und die Bügel 8, wird die Sekundärspannung induziert. Das Funktionsprinzip eines Transformators wird in der vorliegenden Beschreibung der Erfindung als bekannt unterstellt.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil, dass mittels der Bügel 7, 8 der Ferritkern 1 form- und/oder kraftschlüssig auf der Leiterplatte 4 anordenbar und fixierbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Ferritkern 1 auf der Leiterplatte 4 aufgeklebt oder über dort angeordnete Halter zusätzlich fixiert.
Um eine noch geringere Bauhöhe zu erreichen, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leiterplatte 4 eine Vertiefung aufweist, in welche der Ferritkern 1 einlegbar ist und in dieser Vertiefung die Leiterbahnen 5, 6 in beschriebener Weise verlaufen. Die Bügel 7, 8, welche mit den Leiterbahnen 5, 6 die Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 3 bilden, sind in diesem Fall nicht mehr bauhöhen-beeinflussend. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schleißen die Bügel 7, 8 in diesem Fall nahezu eben mit der Oberfläche der Leiterbahn 4 ab.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bügel 7, 8 als Drähte ausgebildet sind, die direkt mittels einer Bestückungsmaschine (Bondingmaschine) auf die Leiterplatte 4 über den dort angeordneten Ferritkern 1 angelötet werden. Um nunmehr zu gewährleisten, dass keine elektrische Kontaktierung zwischen dem Ferritkern 1 und den Bügeln 7, 8 erfolgt, ist der Ferritkern 1 isoliert. Die Isolierung kann durch eine geeignete Beschichtung, durch Aufbringen von Folien oder durch isolatorische Abstandshalter an den Bügeln 7, 8, erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Bügel 7, 8 als Strombügel ausgebildet. Die Strombügel sind in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit einer Isolierschicht umgeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zur Verringerung der Bauhöhe ist vorgesehen, dass die Leiterplatte 4 als Multilayer-Leiterplatte ausgeführt ist und der Ferritkern 1 in der Leiterplatte 4 angeordnet ist. Der Ferritkern 1 wird in diesem Fall bei der Herstellung der Leiterplatte 4 als Multilayer direkt in dieser eingebettet. Die Sekundärwicklung 3 und Primärwicklung 2 sind dann durch Leiterbahnen 5, 6 gebildet, die den Ferritkern im Multilayer umschließen. Durch diese Ausführungsform wird die Bauhöhe des Transformators nur noch durch das Format der Multilayer-Leiterplatte bestimmt.
Die Montage des Ferritkernes 1 auf die Leiterplatte 4 erfolgt mittels SMD-Technik oder aber durch üblich bekannte Bestückung und/oder Bestückungsautomaten.
Die Bügel 7, 8 sind in einer alternativen Ausführung in der Weise ausgeführt, dass die Bügel 7, 8 aus nicht leitendem Material bestehen (Isolationsmaterial) und in oder an den Bügeln 7, 8 Leiterbahnen oder Drähte angeordnet sind. Auf diese Weise können mehrere Wicklungen mittels nur eines Bügels 7, 8 ausgebildet werden. Es müssen dann natürlich die Leiterbahnen und/oder Drähte der Bügel 7, 8 mit entsprechend vorhandenen Leiterbahnen 5, 6 in der Leiterplatte 4 verbunden werden.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transformators dargestellt. Die Bügel 7, 8 sind untereinander mittels der Brücken 9, 10 fest verbunden. Auf diese Weise muss nicht jeder Bügel 7, 8 alleinig und einzeln auf der Leiterplatte 4 bestückt werden, sondern es kann quasi Käfiganordnung gebildet werden. Eine Bestückungsmaschine kann sodann mehrere Bügel 7, 8 gemeinsam als ein Bauelement bestücken. Insbesondere ist dann eine SMD-Bestückung der Bügel 7, 8 möglich.
Die Bügel 7, 8 sind über die Brücken 9, 10, welche vorzugsweise aus Isolationsmaterial bestehen, miteinander verbunden. Zugleich dient das Isolationsmaterial zur Isolation des Ferritkerns 1 von den Bügeln 7, 8. Auf diese Weise kann direkt mit den Bügeln 7, 8 über den mechanischen Kontakt der Brücken 9, 10 mit dem Ferritkern eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen der Leiterplatte 4, den Bügeln 7, 8 und dem Ferritkern 1 erzeugt werden. Die Bügel 7, 8 fixieren den Ferritkern 1. Als Widerlager dienen die Brücken 9, 10 auf dem Ferritkern 1.
In 3 bis 6 ist jeweils ein Schnitt durch einen Transformator dargestellt. Der Schnitt ist in 1 mit Schnitt A-A bezeichnet.
In 3 sind der Ferritkern 1, der Strombügel 7 und die Leiterplatte 4 dargestellt. Der Bügel 7 ist mit den Leiterbahnen 5 in der Leiterplatte 4 elektromechanisch durch einen Lötvorgang oder einen Steckvorgang verbunden. Die Leiterbahnen 5 und der oder die Bügel 7 bilden die Primärwicklung 2 aus.
In 3 ist der Bügel 7 über dem Ferritkern 1 in der Weise angeordnet, dass der Bügel 7 den Ferritkern 1 nicht berührt. Der Ferritkern 1 ist auf der Leiterplatte 4 fixiert, zum Beispiel mittels einer Klebung. Alternativ können auch auf der Leiterplatte 4 entsprechende Haltevorrichtungen, in 3 nicht dargestellt, angeordnet sein, welche den Ferritkern 1 auf der Leiterplatte 4 fixieren und halten. Im Weiteren sind die Leiterbahnen 5 dargestellt, welche gemeinsam mit dem Bügel 7 bzw. den Bügeln 7 die Primärwicklung 2 ausbilden. Es ist jeweils eine korrespondierende elektromechanische Kontaktierung zwischen dem Bügel 7 und einer der Leiterbahnen 5 vorhanden. Wie ausgeführt, verlaufen die Leiterbahnen 5 größtenteils in vorteilhafter Weise auf der Unterseite der Leiterplatte 4, d. h. auf der dem Ferritkern 1 entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 4.
Schließlich, um eine Kontaktierung der Leiterbahnen 5 auf der Oberseite der Leiterplatte 4 und der Unterseite der Leiterplatte 4 zu ermöglichen, ist eine Durchkontaktierungsstelle 13 vorhanden.
Die Leiterbahnen 5 sind an den Kontaktstellen 11, 12 galvanisch an den Bügel 7 angebunden. Dies erfolgt z. B. mittels eines Lötvorgangs.
In 4 ist, in Erweiterung zur Ausführung gem. 3, der Ferritkern 1 isoliert. Der Ferritkern 1 weist eine komplette Isolierung 14 auf, welche den Ferritkern 1 entsprechend umschließt. Der Ferritkern 1 ist mittels einer Folie oder einer Lackierung oder in sonstiger bekannter Weise mit einem Isolationsmaterial umgeben.
Gemäß der Ausführung in 4 ist es nunmehr möglich, den Bügel 7 zur mechanischen Fixierung des Ferritkerns 1 auf der Leiterplatte 4 zu verwenden. In vorteilhafter Weise weist der Bügel 7 Steckkontaktvorrichtungen auf, welche den Bügel 7 mechanisch auf der Leiterplatte 4 fixieren, durch Einstecken in die Leiterplatte 4 an dazu vorgesehenen Öffnungen. Für diesen Fall weist der Bügel 7 an jeweils seinen Enden Ausformungen als Widerhaken auf, welche in entsprechend korrespondierend vorgesehenen Löcher oder Öffnungen oder Halterungen oder Einbuchtungen in der Leiterplatte 4 greifen. Vorteilhaft kann über die Bügel 7 somit auch direkt eine Durchkontaktierung der Leiterplatte 4 von einer Seite der Leiterplatte 4 zur anderen Seite erfolgen. Leiterbahnen oberhalb und unterhalb der Leiterplatte 4 sind auf diese Weise verbindbar.
Bei der Verwendung der Isolierung 14 ist es dann möglich, die Leiterbahnen 5, welche ansonsten auf der dem Ferritkern 1 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4 angeordnet sind und welche dort den Ferritkern 1 unterlaufen, direkt auf der Oberseite der Leiterplatte 4 direkt unter dem Ferritkern 1 anzuordnen. Eine Durchkontaktierung kann somit entfallen. Die Leiterbahnen 5, die unter der Unterseite des Ferritkerns 1 verlaufen, sind durch die Isolierung 14 galvanisch vom Ferritkern 1 getrennt.
In 5 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Der Bügel 7 weist nunmehr eine Isolierung 15 auf. Diese Isolierung 15 gewährleistet, dass es zu keiner elektrischen Kurzschlussbildung zwischen dem Bügel 7 und dem Ferritkern 1 kommt. Diese Isolierung 15 kann zugleich die Brücke 9, 10 aus 2 ausbilden.
Der Bügel 7 mit der Isolierung 15 fixiert mechanisch den Ferritkern 1 in beschriebener Weise auf der Leiterplatte 4. Die Isolierung 15 bildet das Widerlager zwischen dem Bügel 7 und dem Ferritkern 1 aus.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine kombinierte Isolation vorgenommen. Die Leiterplatte 4 dient als Isolator zwischen dem Ferritkern 1 und den Leiterbahnen 5, wobei die Leiterbahnen 5 auf der Unterseite der Leiterplatte 4, der dem Ferritkern 1 somit gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4, angeordnet sind. Zugleich ist der Ferritkern 1 mittels einer Teilisolierung umgeben, welche den Ferritkern 1 vor elektrischen Kontaktierungen an allen anderen Seiten, außer an der auf der Leiterplatte 4 aufliegenden Seite schützt. Der Bügel 7 kann nunmehr wiederum ohne Isolierung ausgeführt sein, da in diesem Fall die Isolierung am Ferritkern 1 direkt angeordnet ist. Es muss aber wiederum eine Durchkontaktierung 13 der Leiterbahnen 5 auf der Oberseite und Unterseite der Leiterplatte 4 erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden nach der Bestückung der Leiterplatte 4 mit dem Ferritkern 1, den Bügeln 7, 8 und den notwendigen Durchkontaktierungen 13 die verbleibenden Zwischenräume zwischen den Bügeln 7, 8 und dem Ferritkern 1 mit einem Isolationsmittel ausgefüllt. Als Isolationsmittel kommt ein Schaum, ein gelartiges Mittel oder ein zähflüssiges Mittel in Betracht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die gesamte Leiterplatte 4 mit denn darauf befindlichen Komponenten mittels Gießharz ummantelt.
Bezugszeichenliste

1: Ferritkern
2: Primärwicklung
3: Sekundärwicklung
4: Leiterplatte
5: Leiterbahn
6: Leiterbahn
7: Bügel
8: Bügel
9: Brücke
10: Brücke
11: Kontaktstelle
12: Kontaktstelle
13: Durchkontaktierung(sstelle)
14: Isolierung
15: Isolierung
16: Teilisolierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007061651 A [0001]
DE 19652039 [0002]
EP 0339827 B1 [0003]
EP 0917163 B1 [0004]
DE 4135979 A1 [0005]

Claims

Transformator für ein Netzteil, bestehend aus einem Ferritkern (1), der eine Primärwicklung (2) und mindestens eine Sekundärwicklung (3) aufweist und wobei der Ferritkern (1) mit seiner Unterseite auf einer Leiterplatte (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (2) und die mindestens eine Sekundärwicklung (3) aus ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) der Leiterplatte (4), welche zumindest teilweise unter der Unterseite des Ferritkerns (1) verlaufen, und ersten und zweiten Bügeln (7, 8), welche oberhalb des Ferritkerns (1) angeordnet sind, gebildet sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die Primärwicklung (2) aus den ersten Leiterbahnen (5), die abschnittsweise auf oder in der Leiterplatte (4) angeordnet sind, und dem mindestens einen ersten Bügel (7), der die abschnittsweise angeordneten Leiterbahnen (5) zu einer geschlossenen Umwicklung des Ferritkerns (1) verbindet, ausgebildet ist.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die mindestens eine Sekundärwicklung (3) aus den zweiten Leiterbahnen (6), die abschnittsweise auf oder in der Leiterplatte (4) angeordnet sind, und dem mindestens einen zweiten Bügel (8), der die abschnittsweise angeordneten zweiten Leiterbahnen (6) zu mindestens einer geschlossenen Umwicklung des Ferritkerns (1) verbindet, ausgebildet ist.
Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bügel (7, 8) mit der Leiterplatte (4) jeweils an mindestens zwei ersten und zweiten Stellen elektrisch kontaktiert sind und an den ersten Stellen die ersten Leiterbahnen (5) mit dem mindestens einen ersten Bügel (7) und an den zweiten Stellen die zweiten Leiterbahnen (6) mit dem mindestens einen zweiten Bügel (8) mechanisch und elektrisch verbunden sind.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste und zweite Bügel (7, 8) aus elektrisch leitendem Material oder aus elektrisch leitendem Material, das zumindest partiell von einem nicht leitendem Material umschlossen ist, besteht.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bügel (7, 8) den Ferritkern (1) kraftschlüssig und/oder formschlüssig auf der Leiterplatte (4) fixieren.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Bügel (7, 8) Strombügel sind und/oder der erste und zweite Bügel (7, 8) bogenförmig oder wellenförmig ausgestaltet sind.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (1) auf der Leiterplatte (4) plan aufliegt.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (1) auf der Leiterplatte (4) angeklebt oder aufgeklebt ist.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) eine Mulde aufweist, in welche der Ferritkern (1) einfügbar ist.
Transformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde den Ferritkern (1) im in die Mulde eingefügten Zustand zumindest teilweise formschlüssig umschließt.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) in Form eines Multilayer ausgeführt ist und der Ferritkern (1) in den Multilayers integriert ist und die ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) integriert in den Multilayer angeordnet sind und die Primärwicklung (2) und die mindestens eine Sekundärwicklung (3) ausschließlich durch die im Multilayer angeordneten Leiterbahnen (5, 6) gebildet sind.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (1) mittels SMD-Montage auf der Leiterplatte (4) anordenbar ist.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauhöhe des Transformators durch die Dicke und Größe der Bügel (7, 8) und des Ferritkerns (1) definiert ist.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (1) mittels den Ferritkern (1) umschließender Folien isolierbar ist, wobei die Folien am oder auf oder über den Ferritkern (1) anordenbar sind.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) zur Unterstützung der Isolation des Ferritkerns (1) dient, indem die ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) beabstandet vom Ferritkern (1) in der Leiterplatte (4) unter dem Ferritkern (1) und auf der Leiterplatte (4) geführt sind.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (1) isoliert ist.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten und zweiten Bügel (7, 8) der Ferritkern (1) auf der Leiterplatte (4), sowohl bei SMD-Version der ersten und zweiten Bügel (7, 8) als auch bei durch Öffnungen in der Leiterplatte (4) realisierbarer Durchstecksausführung der ersten und zweiten Bügel (7, 8)) fixierbar ist.
Transformator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchsteckausführung die ersten und zweiten Bügel (7, 8) Widerhaken zum Einsetzen in die vorgesehenen Öffnungen der Leiterplatte (4) aufweisen.
Transformator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bügel (7, 8) in Kaskadierung anordenbar sind.