专利名称：用于隔离变压器的安全屏障及包括安全屏障的隔离变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于隔离变压器的安全屏障，以及包括该安全屏障的隔离 变压器。
背景技术：
隔离变压器通常在电路中设置为使其一部分与不希望受到影响的其他部分隔离 开来，其初级与次级绕组比为1 1，以消除在没有电压变化时的直接连接。当前，越 来越多的隔离变压器正使用三重绝缘线用于次级绕组，并使用常规的漆包线用于初级绕 组。许多这种变压器在变压器骨架上具有绕组，并装配有磁芯以封闭磁通回路。为了使 得变压器线圈更细，通常将具有相对较厚涂层的三重绝缘线应用于次级绕组，这是因为 次级绕组上的总的匝数比初级绕组上的总的匝数少的多。因此，磁芯被认为是通过漆包 线由初级绕组来激励。然而，如何定位次级端子成为了一个挑战。必须将次级端子与变压器磁芯和线 圈隔开安全的电气间隙和爬电距离。该爬电距离例如在一种AC-DC前端中通常为8mm。 然而，这种隔开的空间隔离布局足以抵消利用三重绝缘线缠绕变压器带来的尺寸方面的 优点。传统地，存在两种将次级端子隔开的方式，一种是使用升高式骨架，一种是使用 非对称式骨架。图1示出了这种升高式骨架的一个示例。升高式骨架基本上将整个变压器抬 高，以提供充分的竖向间隙。然而，这样形成的变压器不可能具有低轮廓。由于顶部 空间总是有限的，因此需要在磁芯底部上进行附加的包绕，以补偿所述间隙。这种包 绕——通常为2层——在组装变压器的过程中增加了手动工作。图2示出了非对称式骨架的一个示例。非对称式骨架将次级端子向侧向扩展， 从而避开磁芯和线圈。为了实现变压器的低轮廓，该方案需要更多的印刷电路板占用空 间。上述两种传统的方案还具有另外一个共同的缺点。在磁芯广泛暴露在外的情况 下，附近的次级部件必须与磁芯隔开。这对印刷电路的布局施加了限制，并导致空间利 用不足。JP 2008258250示出了一种具有壳体的变压器，其中在小空间范围内确保了高压 端子与磁芯之间的绝缘距离。该变压器包括一对磁芯；骨架，磁芯安装于骨架；以及 缠绕在骨架上的高压线圈和低压线圈。该变压器容纳在盒状的壳体中，高压线圈的端子 穿过壳体的上表面的引导孔并沿着厚壁的侧面引出，用于连接到高压端子。低压线圈的 端子从开口的侧面引出并连接于低压端子。
实用新型内容因此，本实用新型旨在提供一种摒除了传统方案的局限的用于隔离变压器的安 全屏障以及一种包括该安全屏障的隔离变压器。[0009]根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于隔离变压器的安全屏障，所述隔 离变压器包括磁芯、线圈、所述安全屏障、初级端子、次级端子、变压器骨架以及印刷 电路板，所述初级端子和次级端子为通孔安装式引脚，其中，所述安全屏障包括顶 部、背部、底部、以及两个侧部，所述安全屏障的顶部、背部、底部以及两个侧部分别 覆盖所述隔离变压器的顶部、次级侧、底部以及两个侧部。优选地，所述安全屏障为扶手椅形。优选地，所述次级端子从所述安全屏障中延伸出。根据本实用新型的第二方面，提供了一种包括根据本实用新型第一方面的安全 屏障的隔离变压器，其中，所述隔离变压器的次级绕组由三重绝缘线构成。优选地，从所述次级绕组延伸的三重绝缘线从所述安全屏障的背部的上端伸 出，沿着所述背部向下布置，并且终止在所述次级端子处。根据本实用新型的第三方面，提供了一种用于隔离变压器的安全屏障，所述隔 离变压器包括磁芯、线圈、所述安全屏障、初级端子、次级端子、变压器骨架以及印刷 电路板，所述初级端子和次级端子为表面贴装式，其中，所述安全屏障包括前部、后 部、以及两个侧部，所述安全屏障的前部、后部、以及两个侧部分别覆盖所述隔离变压 器的次级侧、初级侧以及两个侧部。优选地，所述安全屏障为上端和下端开口的中空形状。优选地，所述初级端子安装在所述安全屏障的后部，并且所述次级端子安装在 所述安全屏障的前部。根据本实用新型的第四方面，提供了一种包括根据本实用新型的第三方面的安 全屏障的隔离变压器，其中，所述隔离变压器的次级绕组由三重绝缘线构成。优选地，从所述次级绕组延伸的三重绝缘线从所述安全屏障的背部的上端伸 出，沿着所述背部向下布置，并且终止在所述次级端子处。本实用新型具有以下优点(1)与非对称式骨架相比，覆盖区域较小；(2)与升高式骨架相比，轮廓较小；(3)组装简单，劳力成本降低；(4)印刷电路板布局的自由度更大。事实上，选择本实用新型的方案是为了间接地提高功率供给效率。对越来越高 的能效的追求要求AC-DC电源降低转换频率，以减小半导体设备的转换损失。低频要求 变压器使用更大的磁芯。本实用新型弥补了较大的磁芯对变压器总体尺寸的影响。
结合附图，从以下对本实用新型的优选但非限制性的实施例的详细描述中，将 更全面地理解本实用新型，在附图中图1是现有技术的升高式骨架的立体图；图2是现有技术的非对称式骨架的立体图图3是示出了包括根据本实用新型的实施例的安全屏障的隔离变压器的立体 图；[0029]图4是示出了包括根据本实用新型的另一实施例的安全屏障的隔离变压器的立 体图；图5是应用了根据本实用新型的安全屏障的EE19型隔离变压器的前视立体图；图6为图5的隔离变压器的后视立体图；图7为图5的隔离变压器的剖视平面图；图8为图5的隔离变压器的剖视前视图；图9为图5的隔离变压器的剖视侧视图；以及图10示出了已有的带有升高式骨架的E19型变压器的尺寸。
具体实施方式
以下描述实质上只是示范性的且绝不意在限制本实用新型、其应用或使用。此 外，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同的部件。图3示出了包括根据本实用新型的扶手椅形安全屏障的隔离变压器1。如图所 示，隔离变压器1包括变压器磁芯10、变压器线圈20、扶手椅形安全屏障30、初级端子 40以及次级端子50。在图3的示例中，隔离变压器1的初级端子40和次级端子50为通 孔安装式引脚。图4示出了包括根据本实用新型的安全屏障的隔离变压器1’。如图所示，隔离 变压器1’包括变压器磁芯10、变压器线圈20(未示出)、扶手椅形安全屏障30、初级端 子40、次级端子50、变压器骨架60以及印刷电路板70。在图4的示例中，隔离变压器 1’的初级端子40和次级端子50为表面贴装式，并与印刷电路板70相连。如图3所示，次级端子50装载在扶手椅形屏障30上并从中延伸。在图3的示 例中，屏障30为一侧敞开的扶手椅形，其包括顶部、背部、底部以及两个侧部，屏障30 的顶部、背部、底部以及两个侧部分别覆盖隔离变压器1的顶部、次级侧、底部以及两 个侧部。引脚式次级端子50从屏障30的背部的下端伸出。从次级绕组延伸的三重绝缘 线80从屏障30的背部的上端伸出，沿着背部向下布置，终止在次级端子50处。因此， 通过设置屏障30，有效地实现了初级端子40和次级端子50之间的安全爬电距离。如图4所示，初级端子40和次级端子50都装载在屏障30上。在本示例中，隔 离变压器1，为EE12型。隔离变压器1，的线圈20和磁芯10都位于屏障30内，并且 屏障30连续地覆盖隔离变压器1’的次级侧、初级侧以及两个侧部。因此，这种覆盖将 次级端子50和相应的印刷电路板(或衬垫)70与线圈20和磁芯10隔离开一定的爬电距 离。所述爬电距离由适用的安全标准来规定，在本示例中例如为8mm。在图4中还示 出了隔离变压器1’和屏障30的一些尺寸。例如，安全屏障30的长度Ll为13.9mm， 磁芯10的长度L2为12.4mm，磁芯10的顶部至PCB 70的表面的距离H为13.5mm，初 级端子40与次级端子50之间的距离W为13.7mm。线圈20 (未示出)缠绕在骨架60上，并且磁芯10安装于骨架60。安全屏障30 包围骨架60和磁芯10。如图所示，安全屏障30为中空的形状，其具有敞开的上端和下 端，磁芯10的顶部从所述上端暴露出，而所述下端连接在印刷电路板70上。初级端子 40和次级端子50分别在屏障30的下端侧安装于屏障30的后部和前部，并且初级端子40 和次级端子50连接在印刷电路板70上。由三重绝缘线80构成的次级绕组50的绝缘线80的端头从安全屏障30的背部的上端伸出，沿着所述背部向下布置，终止在次级端子50 处。在多数应用场合下，对于EN60950型号的变压器，初级端子40和次级端子50之 间需要最小为8mm的爬电距离。在图4中分别示出了爬电路径I和爬电路径II。爬电 路径I从次级端子50至线圈20，在本示例中为9.1mm。爬电路径II从印刷电路板70的 表面至磁芯10，在本示例中为11.1mm。通过本实用新型，能够实现非常高的空间利用 率。虽然设置屏障30使隔离变压器1’的总体宽度增加了 Imm至1.5mm，但是在水平 方向和高度上节省了空间。此外，在印刷电路布局上也显著地节省了空间。下面以EE19型隔离变压器为例来图示本实用新型在尺寸减小方面的优势。图 5为应用了根据本实用新型的安全屏障的隔离变压器的前视立体图，图6为该隔离变压 器的后视立体图，图7-9分别为该隔离变压器的剖视平面图、剖视前视图以及剖视侧视 图，示出了该隔离变压器的各种尺寸。在本示例中，使用扶手椅形屏障将磁芯10和线圈20与次级端子50隔开8mm的 安全爬电距离。此外，还能够将次级导体部件紧靠“扶手椅”的背部布置。如图7-9所示，应用了该扶手椅形安全屏障的隔离变压器的长度L3为0.82英 寸，宽度W2为0.61英寸，高度H，为0.67英寸，磁芯10的长度L4为0.77英寸，初级 端子40之间的间距Sl —般为0.16英寸，次级端子50之间的间距S2 —般为0.16英寸， 并且初级端子40与次级端子50之间的距离Wl为0.43英寸。图10示出了已有的带有升 高式骨架的E19变压器的尺寸，该变压器的长度为0.76英寸，宽度为0.65英寸，高度为 0.93英寸。在图10中，高的骨架将该线圈和磁芯与次级端子(弓丨脚)隔开至少8mm。 此外，需要在磁芯底部进行附加的包绕。在电路布局中，次级导体必须与升高的线圈隔 开。通过比较应用了本实用新型的扶手椅形屏障30的EE19型低轮廓隔离变压器与已有 的带有升高式骨架的E19变压器，可以看到，根据本实用新型的隔离变压器虽然覆盖区 域增加了 4%，但其高度却减小了 27%，并且总的封装体积减小了 17.5%。新的磁芯减 小到EE17的尺寸，但是变厚了，以提供更大的磁通通道。结果是，变压器的功率增大， 覆盖区域的总体尺寸相当，但高度减小。本实用新型通过减小转换频率来提高电源的效率。这还能在不影响安全的情况 下增加包装密度。本实用新型对任何需要输入_输出隔离的电源来说都是节省空间并且制造环境 友好的方案。在对本实用新型进行了以上描述后，很明显的是本实用新型可能以多种方式进 行变化。这些变化并不认为偏离本实用新型的宗旨和范围，并且意在使所有这些对于本 领域技术人员来说显而易见的改变都包括在权利要求的范围内。本实用新型的保护范围 由权利要求限定。工业应用性本实用新型可以应用于任何隔离变压器以实现所述优点。例如，在几乎所有 AC-DC前端中应用于辅助变压器(待机变压器)和门驱动变压器，以便减小电源的实体 尺寸。所述隔离变压器可以位于电源内或其他电气、电子设备内，例如太阳能变频器或 LED灯内。
权利要求1.一种用于隔离变压器的安全屏障，所述隔离变压器包括磁芯、线圈、所述安全屏 障、初级端子、次级端子、变压器骨架以及印刷电路板，所述初级端子和次级端子为通 孔安装式引脚，其特征在于，所述安全屏障包括顶部、背部、底部、以及两个侧部， 所述安全屏障的顶部、背部、底部以及两个侧部分别覆盖所述隔离变压器的顶部、次级 侧、底部以及两个侧部。
2.如权利要求1所述的安全屏障，其特征在于，所述安全屏障为扶手椅形。
3.如权利要求1或2所述的安全屏障，其特征在于，所述次级端子从所述安全屏障中 延伸出。
4.一种包括如权利要求1至3中任一项所述的安全屏障的隔离变压器，其特征在于， 所述隔离变压器的次级绕组由三重绝缘线构成。
5.如权利要求4所述的隔离变压器，其特征在于，从所述次级绕组延伸的三重绝缘线 从所述安全屏障的背部的上端伸出，沿着所述背部向下布置，并且终止在所述次级端子 处。
6.—种用于隔离变压器的安全屏障，所述隔离变压器包括磁芯、线圈、所述安全屏 障、初级端子、次级端子、变压器骨架以及印刷电路板，所述初级端子和次级端子为表 面贴装式，其特征在于，所述安全屏障包括前部、后部、以及两个侧部，所述安全屏 障的前部、后部、以及两个侧部分别覆盖所述隔离变压器的次级侧、初级侧以及两个侧 部。
7.如权利要求6所述的安全屏障，其特征在于，所述安全屏障为上端和下端开口的中 空形状。
8.如权利要求6或7所述的安全屏障，其特征在于，所述初级端子安装在所述安全屏 障的后部，并且所述次级端子安装在所述安全屏障的前部。
9.一种包括如权利要求6至8中任一项所述的安全屏障的隔离变压器，其特征在于， 所述隔离变压器的次级绕组由三重绝缘线构成。
10.如权利要求9所述的隔离变压器，其特征在于，从所述次级绕组延伸的三重绝缘 线从所述安全屏障的背部的上端伸出，沿着所述背部向下布置，并且终止在所述次级端 子处。
专利摘要本实用新型提供一种用于隔离变压器的安全屏障，所述隔离变压器包括磁芯、线圈、所述安全屏障、初级端子、次级端子、变压器骨架以及印刷电路板，所述初级端子和次级端子为通孔安装式引脚，其特征在于，所述安全屏障包括顶部、背部、底部、以及两个侧部，所述安全屏障的顶部、背部、底部以及两个侧部分别覆盖所述隔离变压器的顶部、次级侧、底部以及两个侧部。本实用新型还提供一种包括该安全屏障的隔离变压器。本实用新型还可应用于表面贴装式端子。
文档编号H01F27/28GK201796678SQ20102029390
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者钱广基 申请人:雅达电子国际有限公司