RU2718592C1 - Planar transformer construction method - Google Patents
Planar transformer construction method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718592C1 RU2718592C1 RU2019135731A RU2019135731A RU2718592C1 RU 2718592 C1 RU2718592 C1 RU 2718592C1 RU 2019135731 A RU2019135731 A RU 2019135731A RU 2019135731 A RU2019135731 A RU 2019135731A RU 2718592 C1 RU2718592 C1 RU 2718592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit board
- printed circuit
- printed
- motherboard
- winding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
- H01F41/041—Printed circuit coils
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4602—Manufacturing multilayer circuits characterized by a special circuit board as base or central core whereon additional circuit layers are built or additional circuit boards are laminated
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к способам построения планарных трансформаторов для источников электропитания радиоаппаратуры и может быть использовано для построения преобразователей напряжения в источниках электропитания.The invention relates to radio engineering, and in particular, to methods for constructing planar transformers for power supplies of radio equipment and can be used to build voltage converters in power sources.
Известен способ изготовления планарного трансформатора [1 - патент РФ №2345510, МПК Н05К 3/46, «Способ изготовления планарного трансформатора на основе многослойной печатной платы», опубл. 27.01.2009 г.], при котором изготавливают медные витки обмоток с контактными площадками в соответствии с фоторезистивным печатным рисунком, на котором обмотки расположены на раздельных прямоугольных участках, затем обмотки укладывают в пакет с включением между обмотками клеящих прокладок. Проводят прессование пакета при температуре отверждения клея, создают межслойные электрические соединения обмоток, изготавливают первичную и вторичную многослойные обмотки и склеивают их между собой, создают отверстия в обмотках, в которые устанавливают ферритовый сердечник.A known method of manufacturing a planar transformer [1 - RF patent No. 2345510, IPC N05K 3/46, "A method of manufacturing a planar transformer based on a multilayer printed circuit board", publ. January 27, 2009], in which copper windings of windings with contact pads are made in accordance with a photoresistive printed pattern, on which the windings are located in separate rectangular sections, then the windings are placed in a package with the inclusion of adhesive gaskets between the windings. The bag is pressed at the curing temperature of the adhesive, interlayer electrical connections of the windings are created, the primary and secondary multilayer windings are made and glued together, holes are created in the windings into which the ferrite core is installed.
Витки обмоток с внутренними и внешними контактными площадками изготавливают путем электролитического осаждения меди на поверхность металлической гальванопластической матрицы, которую предварительно покрывают фоторезистивной маской с позитивным рисунком витков обмоток и контактных площадок, обмотки располагают в двух рядах, при этом общее число обмоток равно числу слоев многослойной обмотки, на пробельные места фоторезистивной маски осаждают электролитически медь до заданной толщины, затем создают на ее поверхности микрошероховатость, удаляют фоторезистивную маску и на поверхность медных витков укладывают клеящую прокладку с окнами в местах расположения внутренних и внешних контактных площадок.The turns of the windings with internal and external contact pads are made by electrolytic deposition of copper on the surface of a metal galvanoplastic matrix, which is pre-coated with a photoresist mask with a positive pattern of the turns of the windings and contact pads, the windings are arranged in two rows, while the total number of windings is equal to the number of layers of the multilayer winding, copper is electrolytically deposited onto the blank spaces of the photoresist mask to a predetermined thickness, then a microrough is created on its surface awn photoresist mask is removed and the surface of the copper coils are placed adhesive gasket from the windows in areas of internal and external pads location.
Запрессовывают прокладку в витки при температуре отверждения клея, и получают односторонние печатные обмотки, на поверхность внутренних контактных площадок наносят паяльную пасту и проводят ее оплавление, затем матрицу разделяют на две части, на каждой из которых расположен один ряд односторонних обмоток, после чего обе части совмещают, укладывая их в пакет, при этом предварительно наносят клей на поверхности прокладок, односторонние обмотки склеивают между собой и получают двусторонние печатные обмотки, после чего отделяют матрицу с одной стороны пакета, проводят пайку внутренних контактных площадок, паянные контакты защищают электроизоляционным лаком, затем на матрице оставляют только одну двустороннюю обмотку, а остальные отделяют от матрицы, их последовательно укладывают в пакет на обмотку, оставшуюся на матрице, предварительно наносят клей на поверхность обмоток, внешние контактные площадки располагают в ряд на матрице и попарно соединяют их пайкой, начиная со второго и заканчивая предпоследним, при этом первая и последняя контактные площадки являются началом и концом многослойной обмотки, после чего на внешние контактные площадки укладывают клеящие прокладки и проводят прессование пакета, получают многослойную печатную обмотку, изготавливают таким образом первичную и вторичную обмотки трансформатора, склеивают между собой, после чего с двух сторон обмотки отделяют матрицы и после создания в обмотках отверстий и установления ферритового сердечника получают планарный трансформатор на основе многослойной платы.The gasket is pressed into turns at the adhesive curing temperature, and one-sided printed windings are obtained, solder paste is applied to the surface of the internal contact pads and melted, then the matrix is divided into two parts, each of which has one row of one-sided windings, after which both parts are combined laying them in a package, at the same time, glue is first applied to the surface of the gaskets, the one-sided windings are glued together and two-sided printed windings are obtained, after which the matrix is separated on the bottom side of the bag, solder the internal contact pads, the soldered contacts are protected by an electrically insulating varnish, then only one double-sided winding is left on the matrix, and the others are separated from the matrix, they are sequentially placed in the bag on the winding remaining on the matrix, glue is first applied to the surface of the windings, external contact pads are arranged in a row on the matrix and are connected in pairs by soldering, starting from the second and ending with the penultimate one, while the first and last contact pads are and the end of the multilayer winding, after which adhesive pads are placed on the external contact pads and the bag is pressed, a multilayer printed winding is obtained, the primary and secondary windings of the transformer are made in this way, glued together, after which the matrices are separated on both sides of the winding and after being created in the windings holes and establish a ferrite core receive a planar transformer based on a multilayer board.
Склеивание первичной и вторичной обмоток планарного трансформатора проводят одновременно со склеиванием заготовок слоев многослойной печатной платы с помощью общей прокладки, затем проводят дальнейшее изготовление многослойной печатной платы путем формирования топологии медной схемы травлением фольгированного диэлектрика и созданием межслойных электрических соединений путем химико-гальванической металлизации, при этих операциях обмотки трансформатора защищены от действия агрессивных растворов матрицей, после изготовления многослойной печатной платы матрицы отделяют от поверхности обмоток, создают отверстия в них, устанавливают ферритовый сердечник и получают планарный трансформатор, интегрированный в многослойную печатную плату.The gluing of the primary and secondary windings of a planar transformer is carried out simultaneously with the gluing of the blanks of the layers of the multilayer printed circuit board using a common strip, then the further manufacture of the multilayer printed circuit board by forming the topology of the copper circuit by etching the foil dielectric and creating interlayer electrical connections by chemical-galvanic metallization during these operations transformer windings are protected from the action of aggressive solutions by a matrix, after manufacturing many state-layer printed circuit boards of the matrix are separated from the surface of the windings, create holes in them, install a ferrite core and get a planar transformer integrated into the multilayer printed circuit board.
Недостатком известного способа является множество лишних операций в процессе изготовления, включающие изготовление трансформатора как отдельного устройства путем склейки отдельных печатных плат с обмотками между собой, с дальнейшей его установкой на печатную плату устройства, в котором он используется, что увеличивает стоимость устройства.The disadvantage of this method is the many unnecessary operations in the manufacturing process, including the manufacture of a transformer as a separate device by gluing individual printed circuit boards with windings together, with its further installation on the printed circuit board of the device in which it is used, which increases the cost of the device.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ построения планарного трансформатора на основе многослойных печатных плат [2 - стр. 106-112, рис. 2, рис. 3, Шихов С. Планарные трансформаторы на основе многослойных печатных плат // Компоненты и технологии. 2003, №6, с. 106-112.], взятый за прототип, при котором выполняют обмотки трансформатора в виде печатных дорожек на многослойных печатных платах, при этом первичная обмотка размещается на материнской печатной плате, а печатная плата со вторичной обмоткой устанавливается на поверхность материнской печатной платы над первичной обмоткой, выполняют в материнской плате отверстиями для Ш-образного ферритового сердечника таким образом, чтобы можно было разместить половину ферритового сердечника сверху печатной платы со вторичной обмоткой, а вторую половину снизу материнской платы, при этом соединяют половины сердечников путем склеивания или с помощью зажима.The closest in technical essence to the invention is a method of constructing a planar transformer based on multilayer printed circuit boards [2 - p. 106-112, Fig. 2, fig. 3, Shikhov S. Planar transformers based on multilayer printed circuit boards // Components and Technologies. 2003, No.6, p. 106-112.], Taken as a prototype, in which the transformer windings are made in the form of printed tracks on multilayer printed circuit boards, with the primary winding being placed on the motherboard, and the printed circuit board with the secondary winding being mounted on the surface of the motherboard above the primary winding, perform holes on the motherboard for a U-shaped ferrite core so that it is possible to place half of the ferrite core on top of the secondary circuit printed circuit board, and the second half bottom of the motherboard, while connecting the half of the cores by bonding or using a clamp.
Недостатком прототипа является высокая величина индуктивности рассеяния обмоток из-за расположения первичной обмотки с одной стороны от вторичной - первичная обмотка размещена на материнской печатной плате, а вторичная обмотка размещена на плате, установленной на материнской печатной плате. Это вызывает увеличение потерь трансформатора из-за вихревых токов [3 - стр. 66-69, Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. К.: «МК-Пресс», 2007, - 288 с.], [4 - стр. 90-126, Мелешин В. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. - 632 с.].The disadvantage of the prototype is the high value of the inductance of the scattering of the windings due to the location of the primary winding on one side of the secondary - the primary winding is located on the motherboard, and the secondary winding is located on the circuit board installed on the motherboard. This causes an increase in transformer losses due to eddy currents [3 - pp. 66-69, Brown M. Power supplies. Calculation and design. K .: MK-Press, 2007, 288 pp.], [4 - pp. 90-126, V. Meleshin. Transistor converter technology. M .: Technosphere, 2005. - 632 p.].
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение величины индуктивности рассеяния обмоток трансформатора.The technical problem to which the invention is directed is to reduce the magnitude of the leakage inductance of the transformer windings.
Для решения указанной технической проблемы предлагается способ построения планарного трансформатора, при котором выполняют первичную и вторичную обмотки трансформатора в виде печатных дорожек на двух многослойных печатных платах, при этом одну из обмоток выполняют на материнской печатной плате, размещают вторую печатную плату с другой обмоткой на материнской печатной плате таким образом, чтобы обмотки размещались одна над другой, выполняют на обеих платах отверстия для Ш-образного ферритового сердечника таким образом, чтобы можно было разместить материнскую печатную плату и вторую печатную плату между половинами ферритового сердечника, при этом соединяют половины сердечника путем склеивания или зажимом.To solve this technical problem, a method is proposed for constructing a planar transformer, in which the primary and secondary windings of the transformer are made in the form of printed tracks on two multilayer printed circuit boards, while one of the windings is performed on the motherboard, a second printed circuit board with another winding on the motherboard the circuit board in such a way that the windings are placed one above the other, openings for the U-shaped ferrite core are made on both boards so that To place the motherboard and the second circuit board between the halves of the ferrite core, the halves of the core are connected by gluing or clamping.
Согласно изобретению, в случае создания трансформатора с малым выходным током, разделяют первичную обмотку на две части, причем первую часть первичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, вторую часть первичной обмотки на третьей печатной плате, а вторичную обмотку - на второй печатной плате, устанавливают вторую печатную плату между материнской печатной платой и третьей печатной платой, соединяют выходы частей первичной обмотки на материнской и третьей печатных платах последовательно с помощью перемычек, выполняют соединение выходов вторичной обмотки на второй печатной плате с материнской печатной платой с помощью перемычек, между печатными платами прокладывают изолирующие теплопроводящие прокладки.According to the invention, in the case of creating a transformer with a low output current, the primary winding is divided into two parts, the first part of the primary winding being performed on the motherboard, the second part of the primary winding on the third printed circuit board, and the secondary winding on the second printed circuit board, the second a printed circuit board between the motherboard and the third printed circuit board, connect the outputs of the parts of the primary winding on the motherboard and the third printed circuit board in series using jumpers, connect of the secondary winding outputs to the second printed circuit board on the mother printed circuit board via webs between the circuit boards paving insulating thermally conductive pad.
В случае создания трансформатора с высоким выходным током, разделяют вторичную обмотку на две части, причем первую часть вторичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, вторую часть вторичной обмотки - на третьей печатной плате, а первичную обмотку - на второй печатной плате, устанавливают вторую печатную плату между материнской печатной платой и третьей печатной платой, соединяют выходы частей вторичной обмотки на материнской и третьей печатных платах последовательно с помощью перемычек, выполняют соединение выходов первичной обмотки на второй печатной плате с материнской печатной платой с помощью перемычек, между печатными платами прокладывают изолирующие теплопроводящие прокладки.In the case of creating a transformer with a high output current, the secondary winding is divided into two parts, the first part of the secondary winding being performed on the motherboard, the second part of the secondary winding on the third printed circuit board, and the primary winding on the second printed circuit board, the second printed circuit board between the motherboard and the third circuit board, connect the outputs of the parts of the secondary winding on the motherboard and the third circuit board in series with jumpers, connect the outputs of the primary windings on the second printed circuit board with the motherboard using jumpers, insulating heat-conducting gaskets are laid between the printed circuit boards.
Техническим результатом предлагаемого способа является возможность использования высокого первичного напряжения и исключение возможности электрического пробоя между обмотками.The technical result of the proposed method is the ability to use high primary voltage and the exclusion of the possibility of electrical breakdown between the windings.
Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:A comparative analysis of the claimed method and prototype shows that their difference is as follows:
- в прототипе первичная обмотка выполнена в виде печатных дорожек на материнской печатной плате, а вторичная обмотка - на второй печатной плате, которая устанавливается на материнскую плату. Расположение вторичной обмотки с одной стороны от первичной увеличивает величину индуктивности рассеяния и соответственно величину потерь трансформатора на вихревые токи. В предлагаемом изобретении, в случае создания трансформатора с высоким выходным током, вторичную обмотку разделяют на две части, причем первую часть вторичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, а вторую часть вторичной обмотки - на третьей печатной плате. Первичную обмотку выполняют на второй печатной плате, которую устанавливают между материнской печатной платой и третьей печатной платой. Таким образом, первичная обмотка размещается между витками второй обмотки трансформатора, что уменьшает индуктивность рассеяния в 3,5 раза относительно варианта, предложенного в прототипе [3, стр. 68]. А в случае создания трансформатора с малым выходным током, разделяют первичную обмотку на две части, причем первую часть первичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, вторую часть первичной обмотки - на третьей печатной плате, а вторичную обмотку - на второй печатной плате, устанавливают вторую печатную плату между материнской печатной платой и третьей печатной платой. Это обеспечивает снижение величины индуктивности рассеяния в 3,5 раза относительно варианта, предложенного в прототипе;- in the prototype, the primary winding is made in the form of printed tracks on the motherboard, and the secondary winding is on the second printed circuit board, which is installed on the motherboard. The location of the secondary winding on one side of the primary increases the magnitude of the leakage inductance and, accordingly, the magnitude of the transformer losses due to eddy currents. In the present invention, in the case of creating a transformer with a high output current, the secondary winding is divided into two parts, the first part of the secondary winding being performed on the motherboard, and the second part of the secondary winding on the third printed circuit board. The primary winding is performed on a second printed circuit board, which is installed between the motherboard and the third printed circuit board. Thus, the primary winding is placed between the turns of the second winding of the transformer, which reduces the leakage inductance by 3.5 times relative to the variant proposed in the prototype [3, p. 68]. And in the case of creating a transformer with a low output current, the primary winding is divided into two parts, the first part of the primary winding being performed on the motherboard, the second part of the primary winding on the third printed circuit board, and the secondary winding on the second printed circuit board, the second printed circuit circuit board between the motherboard and the third circuit board. This provides a reduction in the magnitude of the leakage inductance by 3.5 times relative to the variant proposed in the prototype;
- в прототипе отсутствуют изолирующие прокладки между печатными платами, что ограничивает допустимое напряжение на первичной обмотке. В предлагаемом изобретении между первичной и вторичной обмотками расположены изолирующие теплопроводящие прокладки, что позволяет использовать высокие напряжения на первичной обмотке и исключает возможность электрического пробоя между обмотками.- in the prototype there are no insulating gaskets between the printed circuit boards, which limits the permissible voltage on the primary winding. In the present invention, insulating heat-conducting gaskets are located between the primary and secondary windings, which allows the use of high voltages on the primary winding and eliminates the possibility of electrical breakdown between the windings.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа построения планарного трансформатора из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed method for constructing a planar transformer from the literature is not known, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг. 1 приведена конструкция планарного трансформатора, построенного по предложенному способу для случая малого выходного тока.In FIG. 1 shows the design of a planar transformer built according to the proposed method for the case of a small output current.
На фиг. 2 приведена конструкция планарного трансформатора, построенного по предложенному способу для случая большого выходного тока.In FIG. 2 shows the design of a planar transformer built according to the proposed method for the case of a large output current.
При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:When implementing the proposed method, the following sequence of actions is performed:
- выполняют первичную и вторичную обмотки трансформатора в виде печатных дорожек на двух многослойных печатных платах, при этом одну из обмоток выполняют на материнской печатной плате - 1;- perform the primary and secondary windings of the transformer in the form of printed tracks on two multilayer printed circuit boards, while one of the windings is performed on the motherboard - 1;
- размещают вторую печатную плату с другой обмоткой на материнской печатной плате таким образом, чтобы обмотки размещались одна над другой, выполняют на обеих платах отверстия для Ш-образного ферритового сердечника таким образом, чтобы можно было разместить материнскую печатную плату и вторую печатную плату между половинами ферритового сердечника, при этом соединяют половины сердечника путем склеивания или зажимом - 2;- place the second printed circuit board with a different winding on the motherboard so that the windings are placed one above the other, make holes for the U-shaped ferrite core on both boards so that the motherboard and the second printed circuit board can be placed between the halves of the ferrite core, while connecting the halves of the core by gluing or clamping - 2;
- в случае создания трансформатора с малым выходным током, разделяют первичную обмотку на две части, причем первую часть первичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, вторую часть первичной обмотки -на третьей печатной плате, а вторичную обмотку - на второй печатной плате, устанавливают вторую печатную плату между материнской печатной платой и третьей печатной платой, соединяют выходы первичной обмотки на материнской и третьей печатных платах последовательно с помощью перемычек, выполняют соединение выходов вторичной обмотки на второй печатной плате с материнской печатной платой с помощью перемычек, между печатными платами прокладывают изолирующие теплопроводящие прокладки - 3;- in the case of creating a transformer with a low output current, the primary winding is divided into two parts, the first part of the primary winding being performed on the motherboard, the second part of the primary winding on the third printed circuit board, and the secondary winding on the second printed circuit board, the second printed circuit a circuit between the motherboard and the third circuit board, connect the outputs of the primary winding on the motherboard and the third circuit board in series with jumpers, connect the outputs of the secondary ki to the second printed circuit board on the mother printed circuit board via webs between the circuit boards paving insulating heat-conductive gasket - 3;
- в случае создания трансформатора с высоким выходным током, разделяют вторичную обмотку на две части, причем первую часть вторичной обмотки выполняют на материнской печатной плате, вторую часть вторичной обмотки - на третьей печатной плате, а первичную обмотку - на второй печатной плате, устанавливают вторую печатную плату между материнской печатной платой и третьей печатной платой, соединяют выходы частей вторичной обмотки на материнской и третьей печатных платах последовательно с помощью перемычек, выполняют соединение выходов первичной обмотки на второй печатной плате с материнской печатной платой с помощью перемычек, между печатными платами прокладывают изолирующие теплопроводящие прокладки - 4.- in the case of creating a transformer with a high output current, the secondary winding is divided into two parts, the first part of the secondary winding being performed on the motherboard, the second part of the secondary winding on the third printed circuit board, and the primary winding on the second printed circuit board, the second printed circuit a circuit between the motherboard and the third circuit board, connect the outputs of the secondary parts on the motherboard and the third circuit board in series with jumpers, connect the outputs of the first the main winding on the second printed circuit board with the motherboard printed circuit board using jumpers, between the printed circuit boards lay insulating heat-conducting gaskets - 4.
Конструкция планарного трансформатора, построенного по предложенному способу для случая малого выходного тока, включает в себя (фиг. 1) материнскую печатную плату 1, в слоях которой размещена первая часть первичной обмотки трансформатора в виде печатных дорожек, вторую часть первичной обмотки размещают на третьей печатной плате 2, а вторичную обмотку - на второй печатной плате 3. Устанавливают вторую печатную плату 3 между материнской печатной платой 1 и третьей печатной платой 2. Между платами располагают изолирующие теплопроводящие прокладки 4.The design of a planar transformer constructed according to the proposed method for the case of low output current includes (Fig. 1) a
В печатных платах 1, 2 и 3 выполнены отверстия для размещения Ш-образного ферритового сердечника, таким образом, чтобы две его половинки 5 и 6 охватывали печатные платы 1, 2 и 3. Фиксируют половинки ферритового сердечника 5 и 6 путем склеивания или зажимом (на фиг. 1 не показано).The printed
Соединяют выходы частей первичной обмотки на материнской печатной плате 1 и третьей печатной плате 2 последовательно с помощью перемычек (на фиг. 1 не показаны) на краях печатных плат, расположенных за пределами половинок ферритового сердечника 5 и 6. Выполняют соединение выходов вторичной обмотки на второй печатной плате 3 с материнской печатной платой 1 с помощью перемычек (на фиг. 1 не показаны).Connect the outputs of the parts of the primary winding on the
Толщину печатных плат 1, 2 и 3, а также изолирующих теплопроводящих прокладок 4 выбирают таким образом, чтобы они заполняли окна Ш-образного ферритового сердечника.The thickness of the printed
Для построения планарного трансформатора с большим выходным током вторичная обмотка будет нагреваться сильнее, чем в случае с малым током, поэтому ее следует разместить на внешних поверхностях трансформатора.To build a planar transformer with a large output current, the secondary winding will be heated more than in the case of a low current, so it should be placed on the outer surfaces of the transformer.
Конструкция планарного трансформатора, построенного по предложенному способу для случая большого выходного тока, будет отличаться и включает в себя (фиг. 2) материнскую печатную плату 7, в слоях которой размещена первая часть вторичной обмотки трансформатора, вторую часть вторичной обмотки размещают на третьей печатной плате 8, а первичную обмотку - на второй печатной плате 9. Устанавливают вторую печатную плату 9 между материнской печатной платой 7 и третьей печатной платой 8. Между платами располагают изолирующие теплопроводящие прокладки 4.The design of a planar transformer constructed according to the proposed method for the case of a large output current will be different and includes (Fig. 2) a
В печатных платах 7, 8 и 9 выполнены отверстия для размещения Ш-образного ферритового сердечника, таким образом, чтобы две его половинки 5 и 6 охватывали печатные платы 7, 8 и 9. Фиксируют половинки ферритового сердечника 5 и 6 путем склеивания или зажимом (на фиг. 2 не показаны).The printed
Соединяют выходы частей вторичной обмотки на материнской печатной плате 7 и третьей печатной плате 8 последовательно с помощью перемычек (на фиг. 2 не показаны) на краях печатных плат, расположенных за пределами половинок ферритового сердечника 5 и 6. Выполняют соединение выходов первичной обмотки на второй печатной плате 9 с материнской печатной платой 7 с помощью перемычек (на фиг. 2 не показаны).The outputs of the parts of the secondary winding on the
Толщину печатных плат 7, 8 и 9, а также изолирующих теплопроводящих прокладок 4 выбирают таким образом, чтобы они заполняли окна Ш-образного ферритового сердечника.The thickness of the printed
Планарный трансформатор на фиг. 1 работает следующим образом. Входной ток поступает на первичную обмотку трансформатора, состоящую из последовательно соединенных частей первичной обмотки на материнской печатной плате 1 и третьей печатной плате 2. Протекая по печатным дорожкам первичной обмотки, ток возбуждает в ферритовом сердечнике, состоящем из половинок 5 и 6, магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит ток во вторичной обмотке на второй печатной плате 3. Ток на выходе вторичной обмотки второй печатной платы 3 является выходным током трансформатора.The planar transformer of FIG. 1 works as follows. The input current is supplied to the primary winding of the transformer, consisting of series-connected parts of the primary winding on the
Планарный трансформатор на фиг. 2 работает следующим образом. Входной ток поступает на первичную обмотку трансформатора на второй печатной плате 9. Протекая по печатным дорожкам первичной обмотки, ток возбуждает в ферритовом сердечнике, состоящем из половинок 5 и 6, магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит ток в соединенных последовательно частях вторичной обмотки на материнской печатной плате 7 и третьей печатной плате 8. Ток на выходе вторичной обмотки является выходным током трансформатора.The planar transformer of FIG. 2 works as follows. The input current is supplied to the primary winding of the transformer on the second printed
Величину напряжения на выходе вторичной обмотки U2 можно оценить по напряжению на первичной обмотке U1 и соотношению витков в первичной W1 и вторичной W2 обмотках как [4]:The voltage at the output of the secondary winding U 2 can be estimated by the voltage on the primary winding U 1 and the ratio of turns in the primary W 1 and secondary W 2 windings as [4]:
U2≈U1W2/W1.U 2 ≈ U 1 W 2 / W 1 .
Предлагаемый планарный трансформатор может быть использован в силовых преобразователях напряжения и высокочастотных преобразователях напряжения, обеспечивающих повышение или понижение напряжения.The proposed planar transformer can be used in power voltage converters and high-frequency voltage converters, providing an increase or decrease in voltage.
Выполненный по предлагаемому способу планарный трансформатор имеет сниженную величину индуктивности рассеяния в 3,5 раза [3, стр. 68] за счет размещения одной из обмоток с двух сторон от другой, что повышает взаимодействие между первичной и вторичной обмотками.Performed by the proposed method, the planar transformer has a reduced scattering inductance by 3.5 times [3, p. 68] due to the placement of one of the windings on both sides of the other, which increases the interaction between the primary and secondary windings.
За счет размещения изолирующих теплопроводящих прокладок между первичной и вторичной обмотками обеспечивается возможность использования высоких напряжений на первичной обмотке и исключение электрического пробоя между обмотками.By placing insulating heat-conducting gaskets between the primary and secondary windings, it is possible to use high voltages on the primary winding and to prevent electrical breakdown between the windings.
Работоспособность предлагаемого способа была проверена на макете планарного трансформатора. Испытания показали совпадение полученных характеристик с расчетными.The efficiency of the proposed method was tested on the layout of a planar transformer. Tests showed the coincidence of the obtained characteristics with the calculated ones.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135731A RU2718592C1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Planar transformer construction method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135731A RU2718592C1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Planar transformer construction method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2718592C1 true RU2718592C1 (en) | 2020-04-08 |
Family
ID=70156392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019135731A RU2718592C1 (en) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | Planar transformer construction method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2718592C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060132276A1 (en) * | 2002-09-16 | 2006-06-22 | Harding Philip A | Electronic transformer/inductor devices and methods for making same |
| RU2345510C1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-01-27 | Яков Аронович Гофман | Production process for planar transformer based on multilayer printed circuit board |
| US20140369006A1 (en) * | 2010-09-17 | 2014-12-18 | Intervention Technology, Pty, Ltd | Power supply device and components thereof |
| RU2545077C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for oriented modification of semiconductor device structures using pulse electromagnetic field |
-
2019
- 2019-11-06 RU RU2019135731A patent/RU2718592C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060132276A1 (en) * | 2002-09-16 | 2006-06-22 | Harding Philip A | Electronic transformer/inductor devices and methods for making same |
| RU2345510C1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-01-27 | Яков Аронович Гофман | Production process for planar transformer based on multilayer printed circuit board |
| US20140369006A1 (en) * | 2010-09-17 | 2014-12-18 | Intervention Technology, Pty, Ltd | Power supply device and components thereof |
| RU2545077C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for oriented modification of semiconductor device structures using pulse electromagnetic field |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| C. QUINN И ДР. A review of planar magnetic techniques and technologies. APEC 2001. Sixteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (Cat. No.01CH37181), 07.08.2002, с. 1175-1183. * |
| QUINN И ДР. A review of planar magnetic techniques and technologies. APEC 2001. Sixteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (Cat. No.01CH37181), 07.08.2002, с. 1175-1183. * |
| ШИХОВ С. Планарные трансформаторы на основе многослойных печатных плат. Компоненты и технологии, 2003, N6, с. 28-34. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7705705B2 (en) | Transformer structure | |
| US8344842B1 (en) | Vertical PCB surface mount inductors and power converters | |
| US9960683B2 (en) | Electronic circuit device | |
| US10002703B2 (en) | Embedded magnetic component transformer device | |
| US10573457B2 (en) | Embedded magnetic component transformer device | |
| US10790080B2 (en) | Embedded magnetic component transformer device | |
| US20020057171A1 (en) | Apparatus and method for pcb winding planar magnetic devices | |
| EP3648128B1 (en) | Transformer module and power module | |
| CN105051840A (en) | Printed circuit board with integrated coil, and magnetic device | |
| KR20130098862A (en) | Integral planar transformer and busbar | |
| US9847166B2 (en) | Embedded magnetic component transformer device | |
| CN105144317A (en) | Magnetic device | |
| US10405429B2 (en) | Transformer integrated type printed circuit board | |
| CN109686549B (en) | Integrated transformer with multiple winding coils manufactured through micro-nano processing | |
| CN110970210A (en) | Transformer device | |
| CN104582262B (en) | Magnetic machine | |
| RU2718592C1 (en) | Planar transformer construction method | |
| KR20200072606A (en) | Planar transformer | |
| CN212113411U (en) | Planar transformer of multiply wood multiplexed output | |
| RU2345510C1 (en) | Production process for planar transformer based on multilayer printed circuit board | |
| KR101055143B1 (en) | Planar type transformer | |
| US11756721B2 (en) | Planar transformer | |
| US7859381B2 (en) | Autotransformer using printed wireboard | |
| CN111145988B (en) | Transformer module and power module | |
| KR101009650B1 (en) | Compacted Plannar Transformer |