Pcb平面變壓器的製作方法
2023-05-24 07:19:26
專利名稱：Pcb平面變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種PCB平面變壓器。
背景技術：
PCB平面變壓器以印製電路板上的印製線作為繞組，印製線繞組稱為PCB繞組，是目前應用最為廣泛的平面變壓器。常規變壓器繞組是通過骨架上的引腳與電路板相連的，而PCB平面變壓器不使用骨架，繞組輸出端可以是PCB板(未被磁芯覆蓋的部分)上的焊盤，也可以是插針引腳。如圖I所示的使用多塊PCB板的平面變壓器，每塊PCB板上形成一個PCB繞組。該平面變壓器主要包括上磁芯I、三層疊放的PCB板和下磁芯2，三層PCB板中心開設有槽，·套設於下磁芯2中部磁柱上，然後將上磁芯I扣合與下磁芯2形成閉合磁路，構成平面變壓器。作為其他實施方式，還有四層、五層及更多層的情況。上述平面變壓器，處於中間層的繞組引線不方便引出。通常做法是正對中間層PCB繞組引線端開設過孔連通中間層PCB板與表層PCB板，然後通過引線或焊針連接該過孔所通過的所有PCB板，從而將中間層PCB繞組引線端引到表層PCB板上。如圖I中，中間層和下層PCB板的引線端均引至最上層，在最上層形成各自的引線端32、33，最上層PCB板引線端為31。使用時，從最上層PCB板的引線端31、32、33引出到主電路板。由於PCB繞組的長度寬於磁芯，在形成平面變壓器後，PCB繞組兩端露出磁芯，所以引線端設置在PCB繞組兩端邊緣。上述引線方式存在一定的缺陷。第一，除最上和最下兩層PCB板以外，所有中間層PCB板的焊孔都是暗孔，焊接是否可靠，不易查看，如果出現故障，必須拆解變壓器以尋找故障點，維修難度很大。第二，過孔要穿越多塊PCB板(至少2塊)，過孔與每一塊PCB繞線之間，以及各過孔之間，都要保持足夠的間距才能保證電氣絕緣的安全。而不同層PCB繞組之間，以及不同繞組的過孔之間，往往存在較大的電位差，在高壓電路中尤其如此，因此，這種結構給絕緣設計帶來了很大的困難。第三，採用上述引線方式的變壓器的安裝過程非常複雜，需要加工多層過孔，還要進行引線或焊針焊接，不便於批量化生產，降低了產品生產效率。
發明內容
本發明的目的是提供一種PCB平面變壓器，用以解決現有平面變壓器多層PCB繞組常規引線方式不易維修、設計困難、加工複雜的問題。為實現上述目的，本發明的方案是一種PCB平面變壓器，包括磁芯與至少兩層PCB板，磁芯扣裝在PCB板上，各層PCB板的邊緣處設置PCB繞組的引線端，各層PCB板至少在引線端所在區域形成階梯狀結構，各層的引線端設置在對應層PCB板的階梯面上。所述階梯狀結構為設置在PCB板整個端邊上的端邊階梯狀結構。所述端邊階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端邊構成。所述端邊階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上深度依次加深的端邊構成。所述階梯狀結構為設置在PCB板角上的缺角式階梯狀結構。所述缺角式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。所述缺角式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。所述階梯狀結構為設置在PCB板端邊或側邊上的U型缺口式階梯狀結構。所述缺口式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成。所述缺口式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成。
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本發明提出了一種PCB平面變壓器，在PCB繞組的結構上有所改進，使所有繞組引線端均外露，很容易辨識各層的引線端是否出現故障問題，便於維修；由於省去了過孔和過孔插針，不會帶來過孔之間的電氣絕緣問題，安全性能有了很大的改善，設計更加容易；省去了引線、過孔等工序，加工也更加方便，生產效率更高。
圖I是現有技術的平面變壓器示意 圖2是雙面PCB繞組示意 圖3是實施例I的平面變壓器示意 圖4是實施例2的平面變壓器示意 圖5是實施例3的平面變壓器示意 圖6是層間絕緣層示意圖。圖7是實施例4的平面變壓器示意 圖8是實施例5的平面變壓器示意 圖9是實施例6的平面變壓器示意圖 圖10是實施例7的平面變壓器示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。實施例I
如圖3所示，三層PCB繞組疊放，由下而上，第三層PCB繞組、第二層PCB繞組、第一層PCB繞組均為矩形，三層PCB板中心的槽對齊，矩形的四條邊中三邊對齊，在最後一條邊處形成階梯結構，即上層PCB相對與下層PCB向內縮進，形成階梯狀，使下層PCB板的階梯面部分區域外露，將該層PCB繞組的引線端(焊盤或插針引腳)設置在該外露區域。這樣，每塊PCB板繞組引線端41、42、43都直接外露，可以直接從引線端引出連接線到主電路中，無需現有技術中的過孔和連通過孔的連接引線和插針。
作為其他實施方式，四層或更多層的PCB繞組也能夠應用上述結構。關於磁芯的結構及與PCB繞組的連接關係，由於與現有技術相同，在此不再贅述。實施例2
實施例I中，階梯區域設置在PCB板的整個端邊(PCB板的寬邊，如圖3)，也可以設置在不同端邊或者側邊(在磁芯覆蓋位置以外的長邊部分)，如圖4所示為設置在側邊的一種實施方式。實施例3
實施例I中的端邊階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端邊構成。本實施例中,端邊階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上深度依·次加深的端邊構成。如圖5所示，共五層PCB板，第三層為引線端所在區域處最突出的PCB板，第三層PCB板向上，上層PCB繞組相對下層縮進，PCB板端邊依次加深；向下，下層PCB相對上層縮進，PCB板端邊深度依次加深。構成平面變壓器PCB繞組的PCB板單面板或雙面板，採用雙面板結構的PCB板繞線結構如圖2所示。上層繞線45 (粗實線)從一端螺旋狀向裡繞，在最內側經過孔48到達PCB的另一面，在PCB另一面為下層繞線46(虛線)，呈螺旋狀向外繞，並引出繞線的另一端。這種繞線結構可以將繞線的引線端45都設計到PCB外側，便於引出，避免了採用單面板時同一 PCB板上引線的交疊。採用雙面板PCB板時，需要在兩塊PCB板中間增加絕緣層。圖3、圖4、圖5、圖7、圖8、圖9、圖10均可以採用雙面板的PCB板，但是為了清楚地表明發明點，圖3、圖4、圖5、圖7、圖8、圖9、圖10中並未畫出絕緣層。如圖6所示增加層間絕緣層的平面變壓器示意圖。平面變壓器由上磁芯I、下磁芯
2、PCB繞組10和PCB繞組間的絕緣層11構成。在兩塊PCB板中間增加無繞線的空白PCB板作為絕緣層11，以便進行電氣絕緣。空白PCB板越厚，絕緣強度越高，但是會導致變壓器體積變高。作為改進，在高壓應用中，為了進一步提高繞組間的絕緣強度，可以使用較薄的空白PCB板，並在空白PCB板上貼上耐高壓的絕緣膠帶，既提高絕緣強度，又不增加變壓器高度。實施例4
與實施例I不同在於，各層依次縮進所形成的階梯區域僅限於PCB的四角處，從而減小PCB的面積。所形成的階梯狀結構為設置在PCB板角上的缺角式階梯狀結構。缺角式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。底層的PCB板為第三層PCB板，其上PCB板上的缺角深度依次加深。如圖7所示，在PCB板一端的兩個角處開設缺角形成設置出線端51、52、53 (焊盤或插針引腳)的階梯區域。由於PCB繞線一般都是環形結構，矩形結構的PCB板的四角是沒有繞組的空餘位置，將繞線焊盤設計在此處，可以充分利用這一片空間，而PCB板的長和寬都不會增加。作為其他實施方式，缺角可以為弧形或直線形缺角；可以將引線端分別設於同PCB板的兩角處，也可以將引線端設於一個角處。
實施例5
與實施例4不同在於，缺角式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。如圖8所示，共五層PCB板，第三層為引線端所在區域處最突出的PCB板，第三層PCB板向上，上層PCB板的缺角相對下層PCB板深度依次加深；向下，下層PCB板的缺角相對上層PCB板深度依次加深。實施例6
由以上實施例可以看出，各層依次縮進所形成的階梯區域也可以在邊緣處的一個很小範圍內，該範圍只要大於引線端所佔用面積即可。本實施例中，階梯狀結構為設置在PCB板端邊上的U型缺口式階梯狀結構。作為其他實施方式，U型缺口也可以設置在側邊上。缺口式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所·有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成，如圖9所示。實施例7
與實施例6不同在於，缺口式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成，如圖10所示。
權利要求
1.一種PCB平面變壓器，包括磁芯與至少兩層PCB板，磁芯扣裝在PCB板上，各層PCB板的邊緣處設置PCB繞組的引線端，其特徵在於，各層PCB板至少在引線端所在區域形成階梯狀結構，各層的引線端設置在對應層PCB板的階梯面上。
2.根據權利要求I所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述階梯狀結構為設置在PCB板整個端邊上的端邊階梯狀結構。
3.根據權利要求2所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述端邊階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上深度依次加深的端邊構成。
4.根據權利要求2所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述端邊階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上深度依次加深的端邊構成。
5.根據權利要求I所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述階梯狀結構為設置在PCB板角上的缺角式階梯狀結構。
6.根據權利要求5所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述缺角式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。
7.根據權利要求5所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述缺角式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板上分別設置的深度依次加深的缺角構成。
8.根據權利要求I所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述階梯狀結構為設置在PCB板端邊或側邊上的U型缺口式階梯狀結構。
9.根據權利要求8所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述缺口式階梯狀結構為單側階梯結構，由引線端所在區域處底層的PCB板以上的所有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成。
10.根據權利要求8所述的一種PCB平面變壓器，其特徵在於，所述缺口式階梯狀結構為雙側V型階梯結構，每側的階梯結構由引線端所在區域處最突出的PCB板的該側所有PCB板邊緣處分別設置的深度依次加深的U型缺口構成。
全文摘要
本發明涉及一種PCB平面變壓器，包括磁芯與至少兩層PCB板，各層PCB板的邊緣處設置PCB繞組的引線端，各層PCB板至少在引線端所在區域形成階梯狀結構，各層的引線端設置在對應層PCB板的階梯面上。本發明提出了一種PCB平面變壓器，使所有繞組引線端均外露，很容易辨識各層的引線端是否出現故障問題，便於維修；由於省去了過孔和過孔插針，不會帶來過孔之間的電氣絕緣問題，安全性能有了很大的改善，設計更加容易；省去了引線、過孔等工序，加工也更加方便，生產效率更高。
文檔編號H01F30/06GK102791076SQ20121030908
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者劉立峰 申請人:河南兵峰電子科技有限公司