RU200384U1

RU200384U1 - Low Power Pulse Transformer

Info

Publication number: RU200384U1
Application number: RU2019117981U
Authority: RU
Inventors: Олег Леонидович Негреба
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН"
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-10-21

Abstract

Полезная модель относится к трансформаторам малой мощности, используемым в диапазоне рабочих частот свыше 100 кГц для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов размахом в единицы вольт, и может использоваться в источниках вторичного электропитания. Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности уменьшения габаритов импульсного трансформатора. Технический результат достигается за счет размещения обмоток трансформатора в объеме многослойной печатной платы и выполнения магнитопровода незамкнутым в виде стержня, расположенного в глухом отверстии этой печатной платы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to low-power transformers used in the operating frequency range above 100 kHz for transmitting nanosecond pulses with a peak-to-peak value of a few volts through an isolation barrier, and can be used in secondary power supplies. The technical result of the utility model is to provide the possibility of reducing the size of the pulse transformer. The technical result is achieved by placing the transformer windings in the volume of the multilayer printed circuit board and making the magnetic circuit unclosed in the form of a rod located in a blind hole of this printed circuit board. 1 wp f-ly, 1 dwg

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, в частности, к высокочастотным трансформаторам малой мощности, используемым в диапазоне рабочих частот свыше 100 кГц для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов размахом в единицы вольт, и может использоваться в источниках вторичного электропитания.The proposed utility model relates to electrical engineering, in particular, to low-power high-frequency transformers used in the operating frequency range above 100 kHz for transmitting nanosecond pulses with a single volt swing across the isolation barrier, and can be used in secondary power supplies.

Известно устройство для охлаждения и экранирования моточного узла (патент на полезную модель RU №65287, МПК: H01F 27/08, приоритет от 20.02.2007), которое содержит моточный узел, включающий тороидальный сердечник с обмоткой, и электроизоляционную нетеплопроводную подставку, прилегающую к внешней торцевой поверхности обмотки. Данная подставка должна иметь толщину, определяемую диэлектрическими свойствами материала прокладки и требуемой величиной пробивного напряжения.A device for cooling and shielding a winding unit is known (patent for a useful model RU No. 65287, IPC: H01F 27/08, priority from 20.02.2007), which contains a winding unit including a toroidal core with a winding, and an electrical insulating non-heat-conducting support adjacent to the external end surface of the winding. This support should have a thickness determined by the dielectric properties of the gasket material and the required breakdown voltage.

Наличие подставки увеличивает высоту изделия в сборе. Использование провода для намотки не обеспечивает повторяемость характеристик при серийном производстве.The presence of the stand increases the height of the assembled product. The use of a wire for winding does not provide repeatability of characteristics during serial production.

Известен модуль электропитания (патент на полезную модель RU №19247, МПК: Н05К 07/00, приоритет от 28.03.2001), в котором тепловыделяющие электрические элементы, в том числе и трансформаторы, размещенные между печатной платой и металлическим основанием, установлены через изоляционную прокладку на металлическом основании.A known power supply module (utility model patent RU No. 19247, IPC: Н05К 07/00, priority dated 03.28.2001), in which heat-generating electrical elements, including transformers, placed between the printed circuit board and the metal base, are installed through an insulating gasket on a metal base.

Недостатком такого решения является сам факт наличия изоляционной прокладки и двух слоев клея, которые фиксируют трансформатор и основание модуля относительно изоляционной прокладки, что приводит к увеличению высоты изделия.The disadvantage of this solution is the very fact of the presence of an insulating pad and two layers of glue, which fix the transformer and the base of the module relative to the insulating pad, which leads to an increase in the height of the product.

Известно устройство охлаждения индуктивного элемента (патент на изобретение №2515505, МПК H01F 27/08, приоритет от 16.10.2012), в котором один из вариантов индуктивного элемента, выполнен из ферритового сердечника конфигурации RM и набора печатных плат и отделяется от электропроводной теплопроводной поверхности теплопроводным диэлектрическим листом. В этом случае изоляционные свойства моточного провода заменяются на заведомо лучшие изоляционные свойства материала печатной платы.A device for cooling an inductive element is known (patent for invention No. 2515505, IPC H01F 27/08, priority dated 10.16.2012), in which one of the variants of the inductive element is made of a ferrite core of the RM configuration and a set of printed circuit boards and is separated from the electrically conductive heat-conducting surface by heat-conducting dielectric sheet. In this case, the insulating properties of the winding wire are replaced by the obviously better insulating properties of the PCB material.

Наличие диэлектрической прокладки увеличивает габариты изделия в сборе, так как трансформатор имеет две части, выступающие за печатную плату с обмотками и, по крайней мере, одну из частей требуется изолироватьThe presence of a dielectric spacer increases the dimensions of the assembled product, since the transformer has two parts protruding beyond the printed circuit board with windings and at least one of the parts needs to be insulated

Данное решение наиболее близко к заявляемому техническому решению и поэтому принято за прототип.This solution is the closest to the claimed technical solution and therefore is taken as a prototype.

Задачами изобретения являются: обеспечение пробивного напряжения более 1500 В; автоматизация процесса установки магнитопровода; уменьшение габаритов импульсного трансформатора малой мощности и повторяемость характеристик при серийном производстве.The objectives of the invention are: providing a breakdown voltage of more than 1500 V; automation of the magnetic circuit installation process; reducing the size of a low-power pulse transformer and repeatability of characteristics during serial production.

Указанный технический результат достигается тем, что импульсный трансформатор малой мощности включает магнитопровод, обмотки, изолятор обмоток, изолятор магнитопровода; при этом изолятор обмоток и магнитопровода выполнен в виде печатной платы, выполненной из диэлектрика, а магнитопровод расположен в глухом отверстии печатной платы.The specified technical result is achieved by the fact that a low-power pulse transformer includes a magnetic circuit, windings, an insulator of windings, an insulator of a magnetic circuit; the insulator of the windings and the magnetic circuit is made in the form of a printed circuit board made of dielectric, and the magnetic circuit is located in a blind hole of the printed circuit board.

Возможен вариант, в котором магнитопровод выполнен в виде размещенного в глухом отверстии печатной платы стержня.A variant is possible in which the magnetic circuit is made in the form of a rod placed in a blind hole of the printed circuit board.

Возможен вариант, в котором магнитопровод выполнен в виде размещенного в глухом отверстии печатной платы стержня, имеющего с одной стороны головку - утолщение произвольной формы на конце стержня. В общем случае, форма стержня также может быть произвольной - круглой, прямоугольной и т.п.A variant is possible in which the magnetic circuit is made in the form of a rod placed in a blind hole of the printed circuit board, having a head on one side - a thickening of an arbitrary shape at the end of the rod. In general, the shape of the rod can also be arbitrary - round, rectangular, etc.

Сущность заявленной полезной модели заключается в использовании диэлектрического материала печатной платы для изоляции торца магнитопровода трансформатора от контактов с внешней средой.The essence of the claimed utility model lies in the use of a dielectric material of a printed circuit board to isolate the end of the transformer magnetic circuit from contacts with the external environment.

Сущность заявленного технического решения поясняется на фигуре, где приведено схематичное изображение поперечного сечения трансформатора. Предлагаемый трансформатор может иметь различные конструкции магнитопровода и обмоток, что определяется характеристиками рабочих импульсов и конструкцией изделия. В виде примера далее приведено описание импульсного трансформатора малой мощности для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов размахом в единицы вольт.The essence of the claimed technical solution is illustrated in the figure, which shows a schematic cross-section of the transformer. The proposed transformer can have various designs of the magnetic circuit and windings, which is determined by the characteristics of the operating pulses and the design of the product. By way of example, the following is a description of a low power pulse transformer for transmitting nanosecond pulses with a single volt peak across an isolation barrier.

Основой трансформатора служит многослойная печатная плата 1, содержащая плоские витки 2 первичной и вторичной обмоток трансформатора, выполненные любым известным способом, учитывающим, в том числе характеристики рабочих импульсов и конструкцию изделия.The basis of the transformer is a multilayer printed circuit board 1 containing flat turns 2 of the primary and secondary windings of the transformer, made by any known method, taking into account, among other things, the characteristics of operating pulses and the design of the product.

Магнитопровод 3 выполнен незамкнутым и включает стержень 3а и головку 3б, выполненные как единое целое или в виде разных деталей, образующих неразъемное механическое соединение. Стержень 3а размещен в глухом отверстии 4 печатной платы 1, где при необходимости фиксируется, например, при помощи клея 5. Головка 3б располагается над глухим отверстием 4 и может выступать за его края. Головка служит для снижения магнитного сопротивления сердечника и ее габариты определяются характеристиками рабочих импульсов и конструкцией изделия.The magnetic circuit 3 is made open and includes a rod 3a and a head 3b, made as a single whole or in the form of different parts that form a permanent mechanical connection. The rod 3a is located in the blind hole 4 of the printed circuit board 1, where, if necessary, it is fixed, for example, using glue 5. The head 3b is located above the blind hole 4 and can protrude beyond its edges. The head is used to reduce the magnetic resistance of the core and its dimensions are determined by the characteristics of the working pulses and the design of the product.

Такое решение трансформатора позволяет уменьшить габариты трансформатора и повысить электрическую прочность изоляции между сердечником трансформатора и его обмотками.This solution of the transformer makes it possible to reduce the size of the transformer and increase the dielectric strength of the insulation between the transformer core and its windings.

В печатной плате 1 выполняется глухое отверстие 4, в которое может автоматически заливаться клей 5 и автоматически вставляться стержень 3а магнитопровода 3.A blind hole 4 is made in the printed circuit board 1, into which glue 5 can be automatically poured and the rod 3a of the magnetic circuit 3 can be automatically inserted.

Такое решение трансформатора позволяет автоматизировать процесс его сборки.This solution of the transformer allows you to automate the assembly process.

В некоторых случаях, для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов небольшого размаха магнитопровод может отсутствовать.In some cases, for the transmission of nanosecond pulses of a small swing through the isolation barrier, the magnetic circuit may be absent.

Claims

1. A pulse transformer of low power, including a magnetic circuit, windings located in the volume of a multilayer printed circuit board, characterized in that the magnetic circuit is made open-ended in the form of a rod and placed in a blind hole of the multilayer printed circuit board.

2. A low-power pulse transformer according to claim 1, in which the magnetic circuit is made in the form of a rod located in a blind hole of one printed circuit board and having a head on one side.