一種使用平板式變壓器的隔離端子的製作方法

2023-06-04 17:11:31

專利名稱：一種使用平板式變壓器的隔離端子的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隔離端子，尤其涉及一種使用平板式變壓器 作為信號隔離部件的隔離端子，屬於測試儀器儀表技術領域。
背景技術：
隔離端子也稱為模擬信號隔離器或者信號隔離放大器。它是安裝 在工業生產過程中進行信號處理的中心計算機和分布在生產現場的設 備、儀表、傳感器之間的裝置，具有將現場採集信號進行電氣隔離、 放大、線性化、安全保護等方面的作用。
隔離端子所要隔離的輸入信號包括電壓信號、電流信號、各種 變送器信號、表徵溫度的熱電阻信號、表徵溫度的熱電偶信號、開關 量信號等。
隔離端子最重要的性能是使輸入輸出各部分在電氣上相互隔離， 即隔離端子的輸入輸出各部分之間不存在共同的電位參考點，這稱之 為"隔離"。實現信號隔離的常用技術手段有兩種。第一種是採用光 電耦合器。光電耦合器適合於隔離脈衝數位訊號，使用範圍比較有限。 第二種是採用變壓器。變壓器既可以作為電源變換元件使用，也可以 使用在脈衝數位訊號和模擬信號的隔離上，因此在隔離端子中的使用 範圍較廣。
對於使用變壓器作為信號隔離部件的隔離端子而言，變壓器的性 能對隔離端子的工作精度、穩定度、隔離強度等主要參數的影響是非 常重要的。如圖l所示，常規的變壓器是使用漆包線在磁性材料框架 上繞制而成。對於漆包線的繞制，無論是機器繞制還是手工繞制都會 帶來工藝上的差別，進而帶來產品性能的差別，從而降低產品性能的 可控性。尤其在追求產品小型化的今天，隔離端子中的小型變壓器(指 小於10mm直徑的磁環構成的變壓器)繞制主要是依賴手工，這就給產 品性能帶來更明顯的離散度。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種新型隔離端子。該隔離端子使用平板式變壓器作為信號隔離部件，可以有效解決產品參 數離散度大的問題。
為實現上述的目的，本實用新型採用下述的技術方案
一種使用平板式變壓器的隔離端子，包括信號輸入部分、信號輸 出部分和電源模塊，其特徵在於
所述隔離終端中具有作為信號輸入部分、信號輸出部分和電源模 塊之間信號通路的隔離變壓器，所述電源模塊中包括電源變壓器；
所述隔離變壓器和所述電源變壓器為平板式變壓器。
其中，在所述平板式變壓器中，初級和次級的繞組由布置在印刷 電路板的板面上的銅箔導線實現。
所述印刷電路板為多層電路板，分屬於初級和次級的銅箔導線分 別布置在印刷電路板的不同層板面上。
在分別布置初級和次級的銅箔導線的不同層板面之 屏蔽層的銅箔層。
所述信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊都位 上，三部分之間由壕溝進行隔離。
所述電源變壓器位於所述主電路板的一隅。
所述隔離端子中還具有端子接口板，所述主電路板 述端子接口板之上。
本實用新型所提供的隔離端子通過使用平板式變壓 了傳統漆包線繞制的變壓器存在的產品參數離散度大、 大、體積難以減小的缺點，可以使產品參數一致性增強 可控度提高，接近自動化批量生產的條件。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。

圖1是由漆包線繞制而成的常規變壓器的示意圖； 圖2為本隔離端子中使用的平板式變壓器的示意圖； 圖3為使用平板式變壓器的隔離端子的內部組裝示意圖； 圖4為使用平板式變壓器的主電路板的布局示意圖。
具體實施方式

在本實用新型所提供的隔離端子中，用於電源轉換隔離的電源變
間設置有作為 於主電路板之
垂直插接在所
器，著力克服 參數可控難度 並使產品參數壓器和用於輸入輸出信號隔離的隔離變壓器都使用如圖2所示的平板 式變壓器。平板式變壓器是一種新型的變壓器技術方案。它採用銅箔 導線作為繞組導線，用印刷方法將銅箔導線組成的線圈印製到印刷電 路板上，具有低漏磁、低擾度的優點。關於平板式變壓器的進一步說
明，可以參閱葉虹和葉治政發表在《電源技術應用》2000年第3巻第 8期上的論文《高頻平板變壓器的原理與設計》等，在此就不贅述了。 如圖3所示，為了有效提高抗電磁幹擾的能力，本隔離端子內部 的印刷電路板分為兩塊，其中一塊印刷電路板垂直插接在另外一塊印 刷電路板之上。其中垂直放置的印刷電路板是主電路板，水平放置的 印刷電路板是端子接口板。這種印刷電路板布局方式不僅有效提高了 抗電磁幹擾的能力，而且有利於充分利用隔離端子內部的空間，使產 品體積小型化。
如圖4所示，主電路板上的電路分為信號輸入、信號輸出和電源 模塊三個部分。電源模塊將外部的24VDC隔離分為二組相互隔離的電 源，分別給信號輸入部分和信號輸出部分供電。其中的電源變壓器擺 放在右上角的一隅，以便使幹擾源處於電路板的一隅。隔離變壓器作 為三個部分之間的信號通路，使信號輸入、信號輸出和電源模塊之間 在電氣上相互隔離，以解決信號參考點的電位差問題。
在上述的電源變壓器和隔離變壓器中，以布置在印刷電路板板面 上的銅箔導線作為變壓器初級、次級的繞組，以銅箔導線的印刷圈數 作為初級、次級的繞組E數以實現隔離前後的電壓比。
主電路板和端子接口板可以選用六層或更多層的印刷電路板'。分 屬於初級和次級的銅箔導線分別布置在印刷電路板的不同層板面上， 並按照參數要求確定印刷在電路板上的銅箔導線圈數。銅箔導線以圓 弧作為導線轉向形式。在布置初級和次級的銅箔導線的印刷電路板板 面之間設置作為屏蔽層的銅箔層，以實現電源電壓變換和信號隔離傳 送。
在設計本隔離端子時，可以依據功率選用平板式變壓器中所使用 的磁性材料的尺寸。這是本領域一般技術人員都能掌握的常規設計， 在此就不贅述了 。
本實用新型將平板式變壓器應用在隔離端子中，摒棄了傳統隔離端子中由漆包線繞制的變壓器，保證產品的隔離強度，無需多次對變 壓器進行隔離強度檢測；由於繞制的導線是印刷產生的，不存在手工 繞制的圈數誤差及繞制導線鬆緊的人為差別。它克服了傳統漆包線繞 制的變壓器存在的產品參數離散度大、參數可控難度大、體積難以減 小的缺點，可以使產品參數一致性增強並使產品參數可控度提高.，接 近自動化批量生產的條件。
以上對本實用新型所提供的使用平板式變壓器的隔離端子進行了 詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本實用新型實 質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本實用 新型專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求1.一種使用平板式變壓器的隔離端子，包括信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊，其特徵在於所述隔離終端中具有作為信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊之間信號通路的隔離變壓器，所述電源模塊中包括電源變壓器；所述隔離變壓器和所述電源變壓器為平板式變壓器。
2. 如權利要求1所述的隔離端子，其特徵在於所述平板式變壓器中，初級和次級的繞組由布置在印刷電路板的板 面上的銅箔導線實現。
3. 如權利要求2所述的隔離端子，其特徵在於所述印刷電路板為多層電路板，分屬於初級和次級的銅箔導線分別 布置在印刷電路板的不同層板面上。
4. 如權利要求3所述的隔離端子，其特徵在於在分別布置初級和次級的銅箔導線的不同層板面之間設置有作為屏 蔽層的銅箔層。
5. 如權利要求1所述的隔離端子，其特徵在於所述信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊都位於主電路板之上， 三部分之間由壕溝進行隔離。
6. 如權利要求5所述的隔離端子，其特徵在於 所述電源變壓器位於所述主電路板的一隅。
7. 如權利要求1所述的隔離端子，其特徵在於所述隔離端子中還具有端子接口板，所述主電路板垂直插接在所述 端子接口板之上。
專利摘要本實用新型公開了一種使用平板式變壓器的隔離端子，包括信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊。該隔離終端中具有作為信號輸入部分、信號輸出部分和電源模塊之間信號通路的隔離變壓器，電源模塊中包括電源變壓器；隔離變壓器和電源變壓器為平板式變壓器。在該平板式變壓器中，初級和次級的繞組由布置在印刷電路板的板面上的銅箔導線實現。本實用新型解決了傳統漆包線繞制的變壓器存在的產品參數離散度大、參數可控難度大、體積難以減小的缺點。使產品參數一致性增強並使參數可控度提高，便於自動化批量生產。
文檔編號H01F38/24GK201421773SQ200920108548
公開日2010年3月10日 申請日期2009年6月8日 優先權日2009年6月8日
發明者平 張, 朱愛松, 翔 謝 申請人:北京維盛新儀科技有限公司