带有抽头的PCB平板变压器的制作方法

本实用新型涉及PCB平板变压器。

背景技术：

当今开关电源发展趋势是小型化、轻型化、多功能化，其主要实现方法是提高功率密度和采用小型化的元器件。因为PCB平面变压器可降低绕组集肤效应和邻近效应的损耗，而且可控制漏感等寄生参数的大小，所以其在开关电源设计中的使用越来越广泛。目前，PCB平板变压器常采用EE或EI磁芯，变压器的绕组主要有两种结构形式：1个初级绕组和1个次级绕组、1个初级绕组和n个次级绕组。现有的PCB平板变压器主要存在以下问题：

1、现有的平板变压器绕组不带抽头，实现多个电压变换要增加多个次级绕组，对磁芯的要求加大，设计成本高，电磁干扰大；

2、功能单一，在一些复杂的电子产品中无法广泛应用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适用于开关电源的带有抽头的PCB平板变压器，其在电路工作时可提供不同辅助电压，且结构简单，散热性好，适合在高频、大电流的工况下工作。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种带有抽头的PCB平板变压器，包括磁芯、初级绕组、次级绕组以及具有多层结构的PCB板；具有多层结构的PCB板包括多层初级绕组层和多层次级绕组层，初级绕组层设有初级绕组线圈，次级绕组层设有次级绕组线圈；初级绕组由多层初级绕组层上的初级绕组线圈组成，次级绕组由多层次级绕组层上的次级绕组线圈组成；该具有多层结构的PCB板设有多个过孔；其中，多层次级绕组层叠置在一起，且该多层次级绕组层叠置在其中一部分初级绕组层的上方，其余的初级绕组层叠置在该多层次级绕组层的上方；初级绕组或次级绕组设有抽头。

本实用新型至少达到以下的有益效果之一：

1、根据本实用新型实施例的带有抽头的PCB平板变压器可从初级绕组或次级绕组上引出抽头，除了进行初级绕组和次级绕组能量转换以外，还可产生不同的辅助电压，给电子产品的其他电路模块供电；

2、在本实用新型实施例的带有抽头的PCB平板变压器中，将多层初级绕组层分别置于PCB板的顶板和底部，能够使PCB平板变压器得到更好的散热，还可有效减少漏电感和邻近效应等影响，并且方便抽头通过过孔与外部的电源模块实现电气连接。当该PCB平板变压器应用在DC/DC高频变换器中，能够降低相关功率器件的功耗和温升，提高产品的工作效率。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的带有抽头的PCB平板变压器的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的带有抽头的PCB平板变压器在抽头设置在初级绕组时的电路原理图。

图3示出了根据本实用新型一实施例的带有抽头的PCB平板变压器在抽头设置在次级绕组时的电路原理图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的过孔的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。

请参阅图1至图3。根据本实用新型一实施例的带有抽头的PCB平板变压器，包括磁芯、初级绕组P、次级绕组S以及具有多层结构的PCB板2。

磁芯贯穿PCB板2。在图1所示的实施例中，磁芯由两个E形磁芯组成，其中一个E形磁芯11的开口向下，另一个E形磁芯12开口向上，该两个E形磁芯相互对接，形成具有闭合磁路的磁芯。在高温升应用时，该两个E形磁芯采用带夹槽的固定方式相互对接，而在温升不高的应用场合，该两个E形磁芯可采用树脂相互粘接。在其它的实施例中，磁芯由一个E形磁芯和一个I形磁芯组成，所述E形磁芯的开口面向I形磁芯，且E形磁芯与I形磁芯相互对接。

具有多层结构的PCB板2包括多层初级绕组层21和多层次级绕组层22。其中，多层次级绕组层22叠置在一起，且该多层次级绕组层22叠置在其中一部分初级绕组层21的上方，其余的初级绕组层21叠置在该多层次级绕组层22的上方。在图1中所示的示例中，PCB板2具有两层初级绕组层21和两层次级绕组层22，两层初级绕组层21分别位于PCB板2的顶层和底层，两层次级绕组层22位于两层初级绕组层21之间。

初级绕组层21设有初级绕组线圈211，次级绕组层22设有次级绕组线圈221，每一初级绕组层21上的初级绕组线圈211的数量和每一次级绕组层22上的次级绕组线圈221的数量根据实际应用的要求可以设置为一匝或多匝。初级绕组P由多层初级绕组层21上的初级绕组线圈211组成，次级绕组S由多层次级绕组层22上的次级绕组线圈221组成。最好是，次级绕组线圈221的折叠或者走线的方式与初级绕组线圈211相同。本实施例中，初级绕组P由N匝初级绕组线圈211组成，次级绕组S由M匝次级绕组线圈221组成。初级绕组线圈211和次级绕组线圈221均由绝缘介质层和覆铜层组成，覆铜层设置在绝缘介质层的上表面。

为了在电路工作时可提供不同辅助电压，初级绕组P或次级绕组S设有抽头。根据本实用新型实施例的带有抽头的PCB平板变压器可应用在开关电源的DC/DC高频变换器中，根据不同的DC/DC变化模式，灵活地选择抽头的引出方式和位置。在图2的示例中，从变压器的初级绕组P引出了n个抽头，其中n<N，当变压器应用在反激变换中，开关管截止时，可在变压器的初级绕组P得到n个不同的辅助电压，供给其他电路模块。在图3的示例中，从变压器的次级绕组S引出了m个抽头，其中m<M，当变压器应用在正激变换中，开关管导通时，可在次级绕组S得到m个不同辅助电压，供给其他电路模块。在图1的示例中，m=1, 是从变压器的次级绕组S中引出了一个抽头S3。

具有多层结构的PCB板设有多个过孔23。位于不同初级绕组层21的初级绕组线圈211通过其中一些过孔相互连接成一个整体，位于不同次级绕组层22的次级绕组线圈22通过其中另一些过孔相互连接成一个整体，还有一些过孔是用于实现与初级绕组的端子、次级绕组的端子以及抽头与外部电源模块的电气连接。在图1中示出了初级绕组P的端子P2、次级绕组S的端子S2以及次级绕组S的抽头S3。图1中所示的竖直延伸的虚线X为各个过孔的中心线。实际设计中，过孔的位置出现在整匝线圈的首端或者末端，因此，要想获得辅助电压，只需要计算出匝数比，然后找到合适的过孔位置。在本实施例中，多个过孔23中的其中一部分过孔为通孔，其余过孔为盲孔。

需要说明的是，抽头S3的引出方式并不局限于图1中所示的通过过孔引出的方式。例如，与抽头S3相连的电路模块如果恰好与抽头位于同一次级绕组层22上，则不需要将抽头S3通过过孔引出到PCB板2的顶层，只需要将二者通过导线直接相连就可以。又比如，如果位于PCB板2的顶层的初级绕组层21具有多匝初级绕组线圈211，通过电压比值计算确定引出抽头的位置位于其中某一匝线圈的末端，那么也只需要用导线直接连接该匝线圈的末端就可以了，也不需要通过过孔来实现电气连接。

对用于开关电源的PCB平板变压器而言，在反激或者正激升压电路中，流过初级绕组的电流会比流过次级绕组的电流大，为了承受大电流，初级绕组线圈的宽度也大于次级绕组线圈的宽度。在本实用新型实施例的带有抽头的PCB平板变压器中，将多层初级绕组层分别置于PCB板2的顶板和底部，能够使PCB平板变压器得到更好的散热，还可有效减少漏电感和邻近效应等影响，并且方便抽头通过过孔与外部的电源模块实现电气连接。

用在开关电源的DC/DC高频变换器中的PCB平板变压器还必须考虑过孔产生的寄生参数，如寄生电感和寄生电容等，因此，过孔尺寸选择尤为重要。图4示出了过孔的示意图。过孔由3部分组成：孔231、焊盘区232和阻焊区233。若要得到精确的电压，要考虑使用合适的孔直径、焊盘区直径和阻焊区直径，以减小阻抗，同时还要兼顾电压信号的实时性。在本实施例中，PCB平板变压器为工作频率大于等于400KHz的高频变压器；各过孔的孔径D0为0.15mm～0.25mm，各过孔的焊盘区的直径D1为0.41mm～0.51mm，各过孔的阻焊区的直径D2为0.81mm～0.91mm，从而减少了寄生参数影响，提高了输出电压的稳定性和精度。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。