本實(shí)用新型涉及一種平面變壓器，尤其一種雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的平面變壓器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的高頻變壓器通常由高頻磁芯及電磁導(dǎo)線(xiàn)繞組構(gòu)成，尤其是以鐵氧體高頻磁芯組配的：有骨架漆包圓銅線(xiàn)繞組的變壓器，已成為了當(dāng)今一種主流結(jié)構(gòu)。就鐵氧體磁芯而言，現(xiàn)今已形成了幾十種不同結(jié)構(gòu)型式的系列。然而，傳統(tǒng)高頻變壓器一直就是電源變換器中的龐然大物；同時(shí)，它又是導(dǎo)致高頻電磁輻射干擾的主要發(fā)生源。如何縮小變壓器的體積實(shí)現(xiàn)高頻電源變換器的功率密度，一直是業(yè)界的重點(diǎn)研究課題。從電磁學(xué)的基本理論可以得知，提高變換器的工作頻率即可大大提高同一變壓器所能傳遞的功率。無(wú)疑，這是高頻電源變換器今后發(fā)展的必然方向。同時(shí)，也必須清楚地看到變換器是一個(gè)系統(tǒng)，變壓器只不過(guò)是整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)部件，在整個(gè)系統(tǒng)所有部件都尚未解決高頻化適用技術(shù)的現(xiàn)今，一味追求變換器的高頻化，其結(jié)果是：變換器效率降低、電路結(jié)構(gòu)繁雜、成本高昂、電磁污染加劇等諸多后果。這種狀況隨著變換器功率的增大越為突出。為了縮小高頻變壓器的尺寸，近年間變壓器行業(yè)都在關(guān)注一種新結(jié)構(gòu)的平面變壓器，它將傳統(tǒng)變壓器繞組從骨架由里到外布置繞制繞組的方法改變?yōu)轭A(yù)先制作好片狀平面繞組，選配不同的平面繞組疊片組裝變壓器；板式平面繞組則是：使用現(xiàn)有印刷電路板制作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變壓器平面繞組甚至線(xiàn)包總成的新工藝。平面變壓器與傳統(tǒng)變壓器相比具有繞組間耦合性能好、效率高、漏磁小。同時(shí)，也是實(shí)現(xiàn)變壓器薄型 化、高頻化的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。近年間，這種平面結(jié)構(gòu)的高頻變壓器已在中小功率DC/DC板卡式電源中得到了廣泛的運(yùn)用，以印刷板制作的板式平面變壓器在中、小功率DC/DC變換器中已成為了工業(yè)化應(yīng)用的一項(xiàng)成熟技術(shù)?？v觀現(xiàn)今國(guó)際上技術(shù)頂級(jí)的電源公司，最新推出的AC/DC板卡電源總是無(wú)法實(shí)現(xiàn)DC/DC板卡電源相同功率條件下的模塊厚度，首要原因就是AC/DC變壓器薄型化的困難；就連最廣泛使用并爭(zhēng)相拼比微型化結(jié)構(gòu)手機(jī)充電器，也未見(jiàn)采用平板變壓器。這種奇怪的現(xiàn)象在非專(zhuān)業(yè)人員看來(lái)的確不可思議。其實(shí)，幾乎所有的中、小功率AC/DC電源,尤其是被最普遍、最廣泛使用的單端反激電源也無(wú)緣使用性能優(yōu)越的平板變壓器。其實(shí)，電源設(shè)計(jì)師都知道現(xiàn)有的平面變壓器結(jié)構(gòu)并不適合有較多繞組匝數(shù)和工作于較低開(kāi)關(guān)頻率要求的AC/DC變換器，尤其是單端反激拓?fù)涞淖儞Q器。這還不僅僅是變壓器繞組設(shè)計(jì)困難的問(wèn)題，還會(huì)導(dǎo)致比傳統(tǒng)繞線(xiàn)變壓器更多的缺陷。為了使平面變壓器能夠適用于各種電源變換器的拓?fù)涞臈l件下仍舊保持它所特有技術(shù)性能，正是本項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的動(dòng)力和目標(biāo)?！唉蠭”結(jié)構(gòu)的鐵氧體磁芯系列的實(shí)用新型為上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)推出了一種基礎(chǔ)部件。另外印刷電路板加工工藝和覆銅層厚度的局限，單層銅箔所形成成的繞組匝數(shù)和導(dǎo)流截面都十分有限，僅適合一些小功率低壓DC/DC變換器的運(yùn)用條件。對(duì)于要求繞組匝數(shù)較多(如：具有高電壓輸入的AC/DC)或要求較大電流密度的運(yùn)用場(chǎng)合，只能通過(guò)多層的電路板的串、并來(lái)達(dá)到匝數(shù)和電流密度的要求，這樣一來(lái)平面變壓器就需要使用相當(dāng)多層數(shù)的電路板來(lái)疊成，使平板變壓器小、薄的結(jié)構(gòu)特色蕩然無(wú)存。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的平面板式變壓器。

本實(shí)用新型一種雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的平面板式變壓器，包括“πI”結(jié)構(gòu)的鐵氧體平板變壓器磁芯和多層平面繞組線(xiàn)圈；

“πI”結(jié)構(gòu)的鐵氧體平板變壓器磁芯包括上磁芯和下磁芯；所述的上磁芯包括一個(gè)平板和兩根磁柱，所述的兩根磁柱設(shè)置在平板上，兩根磁柱的截面相等，形狀相同，平行排列；所述的下磁芯為一個(gè)矩形平板；上磁芯和下磁芯之間黏接。

所述的兩根磁柱之間的距離大于等于兩倍磁柱的頂端與磁芯的平板的頂端的距離；其中磁柱的頂端到磁芯的平板的頂端的距離與磁柱的底端到磁芯的平板的底端的距離相同，磁柱的側(cè)邊與磁芯的平板的側(cè)邊的距離等于磁柱的頂端與磁芯的平板的頂端的距離；磁芯的平板在兩磁柱間截面大于等于單根磁柱的平行于磁芯的平板的截面。

所述的平面繞組線(xiàn)圈為：PCB板串聯(lián)繞組的首、尾端均從PCB板的外邊沿所排布的金屬化孔焊盤(pán)引出；PCB板上開(kāi)有兩個(gè)平行排列的磁芯柱安裝通孔；以雙面覆銅基材走線(xiàn)，并形成圍繞兩個(gè)芯柱孔的四個(gè)繞組；每個(gè)芯柱孔邊緣通過(guò)銅面走線(xiàn)過(guò)孔，使圍繞于同一芯柱的覆銅走線(xiàn)形成繞向相同的“雙層串聯(lián)繞組”；使圍繞于不同芯柱的兩個(gè)“雙層串聯(lián)繞組”按繞向相反地進(jìn)行串聯(lián)即可構(gòu)成雙柱、四繞組串聯(lián)的整板繞組，即得單層平面繞組線(xiàn)圈，再將得到的單層平面繞組線(xiàn)圈串接；得到適用于雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的多層平面繞組線(xiàn)圈；在相鄰單層平面繞組線(xiàn)圈之間設(shè)置絕緣層；最后在雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的多層平面繞組線(xiàn)圈的頂層和底層設(shè)置絕緣層。

所述的多層平面繞組線(xiàn)圈設(shè)置在上磁芯和下磁芯之間，兩根磁柱設(shè)置在多層平面繞組線(xiàn)圈的磁芯柱安裝通孔內(nèi)。

所述的每個(gè)芯柱孔邊緣通過(guò)多個(gè)銅面走線(xiàn)過(guò)孔。

所述的上磁芯的矩形平板與下磁芯結(jié)構(gòu)和大小相同；

上下磁芯黏接后上下磁芯的平面平行，上下磁芯平面覆蓋所有平面線(xiàn)圈繞組。

所述的上磁芯和下磁芯的材料為鐵氧體。

所述的上磁芯的一個(gè)或兩個(gè)磁柱與下磁芯平板間加入氣隙墊層。

有益效果：

1、本實(shí)用新型既降低了磁芯的整體厚度又保證了整個(gè)磁路磁通密度的均衡，同時(shí)，有效的解決了平面線(xiàn)圈漏磁的屏蔽；

2、它可將磁路氣隙設(shè)置在所有平面線(xiàn)圈繞組之外，避開(kāi)了處于氣隙平面繞組受氣隙效應(yīng)造成的影響；

3、由該結(jié)構(gòu)系列磁性構(gòu)成的平板式變壓器，通用于現(xiàn)今的各種電源變換的類(lèi)型與拓?fù)?，尤其適合制作隔離型AC/DC，單端，雙端，正激，反激的適用型電源；

4、它特別適合應(yīng)用于印刷電路板作為平面線(xiàn)圈的超薄型板卡式電源，是現(xiàn)今平板變壓器制作板卡式AC/DC電源的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；

5、用它設(shè)計(jì)的平板式變壓器符合電磁學(xué)理論及相關(guān)計(jì)算公式，使平板式變壓器不再因受線(xiàn)圈匝數(shù)限制，而一味追求工作頻率的提高，從而導(dǎo)致電源效率降低、電磁兼容很難達(dá)標(biāo)等諸多技術(shù)瓶頸；

6、用它設(shè)計(jì)的平板式變壓器與常規(guī)繞線(xiàn)式變壓器有著幾乎完全相同的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，具有良好的替換性，它突破了平板式變壓器結(jié)構(gòu)的諸多技術(shù)制約，實(shí)現(xiàn)了板卡式電源對(duì)通用繞線(xiàn)式變壓器電源的替換；

7、將印刷電路繞組設(shè)計(jì)為“雙面繞組基礎(chǔ)板”的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)系列。依各種電源拓?fù)渌蟮淖儔浩鲄?shù)選配相應(yīng)磁芯和基礎(chǔ)板，通過(guò)串、并繞組板層 來(lái)獲得所需繞組匝數(shù)和繞組電流，即可配組成各種不同類(lèi)型和規(guī)格的變壓器。一改傳統(tǒng)電路板繞組只能專(zhuān)用的局限；同時(shí)，大大降低了印刷電路繞組制作的技術(shù)難度和較高的加工成本。使標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)板配組變壓器的靈活工藝變成現(xiàn)實(shí)；

8、本實(shí)用新型大大降低了板式變壓器的總厚度，是實(shí)現(xiàn)板式平面變壓器薄型話(huà)的關(guān)鍵技術(shù)；

附圖說(shuō)明

圖1為上磁芯的仰視圖；

圖2為上磁芯主視圖；

圖3為下磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為平面繞組線(xiàn)圈的上底面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為平面繞組線(xiàn)圈的下底面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為多層平面繞組線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，一種雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的平面變壓器，包括“πI”結(jié)構(gòu)的鐵氧體平板變壓器磁芯和多層平面繞組線(xiàn)圈；

“πI”結(jié)構(gòu)的鐵氧體平板變壓器磁芯包括上磁芯和下磁芯；所述的上磁芯包括一個(gè)平板1和兩根磁柱2，所述的兩根磁柱設(shè)置在平板上，兩根磁柱的截面相等，形狀相同，平行排列；所述的下磁芯為一個(gè)矩形平板；上磁芯和下磁芯之間黏接。

所述的兩根磁柱之間的距離大于等于兩倍磁柱的頂端與磁芯的平板的頂端的距離；其中磁柱的頂端到磁芯的平板的頂端的距離與磁柱的底端到磁芯的平板的底端的距離相同，磁柱的側(cè)邊與磁芯的平板的側(cè)邊的距離等于磁柱的頂 端與磁芯的平板的頂端的距離；磁芯的平板在兩磁柱間截面大于等于單根磁柱的平行于磁芯的平板的截面。

如圖3所示，所述的下磁芯3為一個(gè)平板；上磁芯的平板與下磁芯結(jié)構(gòu)和大小相同；上磁芯和下磁芯之間黏接，方法與傳統(tǒng)變壓器磁芯的黏接方法相同。

所述的上磁芯和下磁芯的材料為鐵氧體。磁芯材料的參數(shù)與傳統(tǒng)變壓器磁芯材料參數(shù)計(jì)算方法一致。

磁芯氣隙的添加，方法是在上磁芯的一個(gè)或兩個(gè)磁柱與下磁芯平板間加入氣隙墊層。

磁芯黏接后上下磁芯的平面平行，上下磁芯平面覆蓋所有平面線(xiàn)圈繞組。

如圖4、圖5、圖6所示，所述的多層平面繞組線(xiàn)圈為：PCB板串聯(lián)繞組的首、尾端均從PCB板的外邊沿所排布的金屬化孔4焊盤(pán)引出；PCB板上開(kāi)有兩個(gè)平行排列的磁芯柱安裝通孔5；以及雙面覆銅基材走線(xiàn)6，并形成圍繞兩個(gè)芯柱孔的四個(gè)繞組；每個(gè)芯柱孔邊緣通過(guò)多個(gè)銅面走線(xiàn)過(guò)孔9，使圍繞于同一芯柱的覆銅走線(xiàn)3形成繞向相同的“雙層串聯(lián)繞組”；使圍繞于不同芯柱的兩個(gè)“雙層串聯(lián)繞組”按繞向相反地進(jìn)行串聯(lián)即可構(gòu)成雙柱、四繞組串聯(lián)的整板繞組，即得單層平面繞組線(xiàn)圈，再將得到的單層平面繞組線(xiàn)圈8串接；得到適用于雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的多層平面繞組線(xiàn)圈；在相鄰單層平面繞組線(xiàn)圈之間設(shè)置絕緣層；最后在雙柱磁芯結(jié)構(gòu)的多層平面繞組線(xiàn)圈的頂層和底層設(shè)置絕緣層7。

所述的平面繞組線(xiàn)圈設(shè)置在上磁芯和下磁芯之間，兩根磁柱設(shè)置在平面繞組線(xiàn)圈的磁芯柱安裝通孔內(nèi)。