高頻低造型開關電源變壓器的製作方法

2023-05-03 13:00:46

專利名稱：高頻低造型開關電源變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開關電源變壓器，特別是高頻低造型開關變壓器。
隨著技術的不斷進步，要求DC/DC模塊的體積越來越小，功率和輸出電流越來越大，適用的輸入電壓變化範圍越來越寬，耐壓等級越來越高，而開關變壓器是開關電源模塊的核心部件，如何在保證性能的情況下，減小體積、降低高度、便於批量生產，成為DC/DC模塊的重要研究內容。採用低造型磁芯安裝PCB繞組及銅片繞組製作開關變壓器成為減小體積的常用方法。當前常用的低造型變壓器由於運行在高頻狀態，在要求輸出電流較大的情況下，為了增強初次級繞組的磁耦合，輸入PCB繞組及輸出銅片繞組採用多層交替疊加的辦法，多層銅片之間的電連接較複雜，並增大了迴路電阻；由於引出端相對較長，使變壓器所佔面積較大。此外當高頻變壓器採用表面貼裝工藝時，其引出端的焊接問題造成可生產性不強。如專利號為005781093號美國專利即是一例。
本實用新型的目的是為了供一種高頻低造型開關電源變壓器，以減小變壓器高度，減小導體電阻，便於批量生產，減小輸出電流密度，提高變壓器效率，並滿足安規標準。
本實用新型實現上述目的的方案是一種高頻低造型開關電源變壓器，包括低造型磁芯、初級印刷電路繞組、次級繞組和初級繞組的引出腳鉚釘，其特徵是所述次級繞組為摺疊式繞組，分為上下兩層，它是由一個寬度大於厚度的整體金屬薄片摺疊而成。
採用以上方案的有益效果由於採用了以上的方案，所述次級繞組為整體摺疊式，寬度大於厚度，這種造型的繞組可以克服高頻趨膚效應的影響，輸出大電流，減小輸出電阻，降低變壓器損耗與溫升，提高效率；而其薄片的形狀也可以實現減小高度的要求；兩層銅片是一個整體，具有很好的電連接；滿足安規標準，並且便於批量生產。


圖1是本實用新型實施例變壓器的結構示意圖。
圖2是本實用新型實施例變壓器的外形示意圖。
圖3a、3b、3c、3d分別是低造型磁芯的E型磁芯的側視圖、俯視圖、平板磁芯蓋的側視圖、俯視圖。
圖4是初級印刷電路繞組示意圖。
圖5是摺疊前的金屬薄片示意圖。
圖6a、6b是初級繞組的引出腳鉚釘的縱截面和橫截面示意圖。
圖7a、7b是金屬薄片摺疊成次級繞組後的俯視和側視圖。
下面通過具體的實施例並結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
見圖1、2，所示為一種高頻低造型開關電源變壓器，主要由低造型磁芯1(包括E形磁芯1′和平板磁芯1″)，初級印刷電路繞組2、次級摺疊式繞組3和初級繞組的引出腳鉚釘4組成，各組成部分分別如圖3a-7b所示。變壓器次級銅片(也可是其它金屬片)繞組採用如圖5所示結構，由圖可見它是由一個寬度大於厚度的整體金屬薄片(在此例中為銅片)摺疊而成；所述金屬薄片在摺疊處有尖銳的凹口5，形成圖中的M形和倒M形，方便摺疊(摺疊處尖銳的凹口5可使摺疊位置固定且摺疊方便，以保證在摺疊後的兩層銅片間留有固定的空間，在此空間裝入初級印刷電路繞組，以增加初次級繞組間的磁耦合。如果每側只有一個凹口5，則形成V形和倒V形，圖略)。同時，所述金屬薄片上還有兩個經摺疊而產生的凸起部11，它作為變壓器的次級輸出端子，安裝方便，接觸電阻小。經過摺疊後的次級銅片繞組如圖7a、7b所示。通過採用摺疊成兩層的銅片繞組，產生如下效果1)克服高頻趨膚效應的影響；2)可以輸出大電流，減小輸出電阻，降低變壓器損耗與溫升，提高效率；3)實現變壓器減小高度的要求；4)兩層銅片是一個整體，具有很好的電連接；5)通過在M形和倒M形的凹口5處摺疊，可使摺疊位置固定且摺疊方便，以保證在摺疊後的兩層銅片間留有固定的空間，在此空間裝入初級印刷電路繞組2，以增加初次級繞組間的磁耦合。
鉚釘4採用如圖6a、6b所示結構，其中部和下部各有一個臺階6、7，所述臺階6、7處的橫截面尺寸大於其他部位的截面積，從而使鉚釘4在其縱截面上由上到下形成小、大、小、大的分布。通過鉚釘上部的臺階6，可以固定引腳的高度，使下方臺階7的底面與鋁基板很好地接觸，保證良好的焊接。鉚釘的上端8與初級印刷電路繞組端部的兩個孔10相連，作為變壓器的輸入端。變壓器的裝配圖如圖1所示，外形圖如圖2所示，圖中9為絕緣層。
經過對變壓器進行實例測試可知，生產性好，安規滿足國際標準，並滿足開關電源DC/DC模塊體積小、高度低的要求，效率增加1％。
通過對一隻輸出功率150W(輸出電壓5V，輸出電流30A)的高頻低造型變壓器進行測試，其最大外形尺寸僅為29mm×24mm×9mm，滿足功率變換器的體積要求，其漏感小於0.8μH，主電感為85.5μH，耐壓為1500VDC，滿足國際安規標準，並且適合大批量生產，其它電性能也滿足要求，實際圖如圖2所示。
權利要求1.一種高頻低造型開關電源變壓器，包括低造型磁芯(1)、初級印刷電路繞組(2)、次級繞組(3)和初級繞組的引出腳鉚釘(4)，其特徵是所述次級繞組(3)為摺疊式繞組，分為上下兩層，它是由一個寬度大於厚度的整體金屬薄片摺疊而成。
2.如權利要求1所述的高頻低造型開關電源變壓器，其特徵是所述金屬薄片在摺疊處有尖銳的凹口(5)。
3.如權利要求2所述的高頻低造型開關電源變壓器，其特徵是所述凹口(5)在金屬片兩側各有二個，在每側各形成一個M形或倒M形。
4.如權利要求1或2或3所述的高頻低造型開關電源變壓器，其特徵是所述初級繞組的引出腳鉚釘(4)的中部和下部各有一個臺階(6)、(7)，所述臺階(6)、(7)處的橫截面尺寸大於其他部位的截面積，從而使鉚釘(4)在其縱截面上由上到下形成小、大、小、大的分布。
5.如權利要求1或2或3所述的高頻低造型開關電源變壓器，其特徵是所述次級繞組金屬薄片上經摺疊產生凸起部(11)，作為次級繞組的引出端。
6.如權利要求4所述的高頻低造型開關電源變壓器，其特徵是所述次級繞組金屬薄片上經摺疊產生凸起部(11)，作為次級繞組的引出端。
專利摘要本實用新型涉及一種高頻低造型開關電源變壓器,包括低造型磁芯、初級印刷電路繞組、次級繞組和初級繞組的引出腳鉚釘,所述次級繞組為摺疊式繞組,分為上下兩層,它是由一個寬度大於厚度的整體金屬薄片摺疊而成;所述金屬薄片在摺疊處有尖銳的凹口。可減小變壓器高度,減小導體電阻,便於批量生產,減小輸出電流密度,提高變壓器效率。
文檔編號H01F27/28GK2405300SQ9925726
公開日2000年11月8日 申請日期1999年12月13日 優先權日1999年12月13日
發明者楊玉崗, 李衛東 申請人:深圳市華為電氣股份有限公司