平面变压器的制作方法

本申请涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种平面变压器。

背景技术：

变压器是一种利用电磁互感应，实现变换电压，电流和阻抗的器件。变压器由磁柱和绕组组成，绕组分为原边绕组和副边绕组。平面变压器与传统的变压器相比最大的区别包括绕组的不同。通常情况下，平面变压器的绕组采用多层覆有导电箔(通常为铜箔)的印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)堆叠而成。平面变压器的出现，大大减小了变压器的体积和高度，使电源模块得以小型化、平面化。平面变压器的磁柱窗口利用率是影响平面变压器性能的重要因素，如何提高平面变压器的磁柱窗口利用率是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供一种平面变压器，相较于现有技术的平面变压器，本申请的平面变压器具有较高的窗口利用率。

第一方面，提供一种平面变压器，所述平面变压器包括：用于形成所述平面变压器的原边绕组的多层原边印制电路板pcb，所述多层原边pcb包括第一原边pcb以及第二原边pcb；所述第一原边pcb包括用于装配磁柱的多个磁柱窗口和第一导电线圈，所述第一导电线圈围绕所述多个磁柱窗口中的至少两个磁柱窗口绕制；所述第一导电线圈中围绕所述至少两个磁柱窗口中第一磁柱窗口绕制的部分与所述第一导电线圈中围绕所述至少两个磁柱窗口中第二磁柱窗口绕制的部分通过相同的换层过孔与所述多层pcb中的第二原边pcb相连，所述第一磁柱窗口和所述第二磁柱窗口为所述至少两个磁柱窗口中任意两个磁柱窗口。

在现有技术中，对于单层原边pcb而言，导电线圈和磁柱窗口一一对应，导电线圈围绕对应的一个磁柱窗口绕制。该第i(i≥1)层原边pcb包括的多个磁柱窗口中每个磁柱窗口外围的导电线圈通过不同的换层过孔与第k(k≥1，且k≠i)层原边pcb相连。也就是说，每个磁柱窗口外围的导电线圈是独立的，假设每层原边pcb包括z个磁柱窗口，z个磁柱窗口外围的导电线圈对应z个换层过孔组(每个换层过孔组包括的换层过孔的数量与磁柱绕制的原边绕组的匝数相关)。而在本申请实施例中，第一原边pcb包括的第一导电线圈围绕至少两个磁柱窗口绕制，第一导电线圈围绕不同磁柱窗口绕制的部分使用相同的换层过孔(共享换层过孔)，通过共享换层过孔能够减少换层过孔的数量，提高磁柱窗口利用率。

在一种可能的实现方式中，围绕第一磁柱窗口绕制的部分与围绕第二磁柱窗口绕制的部分相连，电流在所述围绕第一磁柱窗口绕制的部分产生的磁场方向与电流在所述围绕第二磁柱窗口绕制的部分产生的磁场方向不同。

在一种可能的实现方式中，所述第一原边pcb包括至少一个导电线圈，所述导电线圈对应所述多个磁柱窗口中的至少两个磁柱窗口，所述导电线圈围绕对应的至少两个磁柱窗口绕制，不同导电线圈对应的磁柱窗口无重叠，所述第一导电线圈为所述至少一个导电线圈中任一个导电线圈。

在本申请实施例中，可以根据实际需求，设计第一原边pcb包括的导电线圈的数量，该平面变压器具有较高的兼容性以及适用性。

在一种可能的实现方式中，所述至少一个导电线圈对应的磁柱窗口的数量与所述第一原边pcb对应的磁柱的数量相同。

为了便于理解本方案，可以引入磁柱窗口组的概念。即，假设第一原边pcb包括多个磁柱窗口，可以将该多个磁柱窗口划分为m个磁柱窗口组，每个磁柱窗口组包括至少两个磁柱窗口(例如，假设第一原边pcb包括四个磁柱窗口，可以将该四个磁柱窗口划分为两个磁柱窗口组，每个磁柱窗口包括两个磁柱敞口)。相应地，该第一原边pcb包括m个导电线圈，该m个导电线圈与m个磁柱窗口组一一对应，m个导电线圈中每个导电线圈围绕对应的磁柱窗口组绕制。每个导电线圈都具有换层过孔共享的特性，该方案能够使原边pcb具有较少的换层过孔，以提高平面变压器的磁柱窗口利用率。

该方案有利于进一步地减少原边pcb包括的换层过孔的数量，以使本申请的平面变压器具有较高的磁柱窗口利用率。

在一种可能的实现方式中，若所述至少一个导电线圈包括的导电线圈的数量大于1，所述第一原边pcb包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量n满足以下公式：n＝(n-1)·m+3；其中，n为单个所述磁柱绕制的原边绕组的匝数，m为所述至少一个导电线圈包括的导电线圈的数量，n≥1，m≥2。

在一种可能的实现方式中，若所述至少一个导电线圈包括的导电线圈的数量等于1，所述第一原边pcb包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量n满足以下公式：n＝2n+1；其中，n为单个所述磁柱绕制的原边绕组的匝数，n≥1。

在一种可能的实现方式中，所述至少一个导电线圈包括的导电线圈的数量为m，所述至少两个磁柱窗口包括的磁柱窗口的数量为k，其中，m≥2，k≥2。

在一种可能的实现方式中，所述至少两个磁柱窗口的数量与所述第一原边pcb对应的磁柱的数量相同，且所述至少两个磁柱窗口的数量大于或等于4。

在一种可能的实现方式中，所述至少两个磁柱窗口组成2行多列的阵列；所述第一导电线圈围绕所述至少两个磁柱窗口的每一列按照“8”字形绕制。

第二方面，提供一种有源电路，所述有源电路包括第一方面或第一方面任一可能实现方式的平面变压器。

本申请提供的平面变压器，第一原边pcb包括第一导电线圈，该第一导电线圈围绕至少两个磁柱窗口绕制，该第一导电线圈中围绕不同磁柱窗口绕制的部分共享换层过孔，以使原边pcb具有较少的换层过孔，以使平面变压器具有较高的窗口利用率。

附图说明

图1是平面变压器的原边pcb和磁柱的一例的示意性拆分图。

图2是现有平面变压器中的两层原边pcb的一例的示意性光绘图。

图3是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb一例的示意性光绘图。

图4是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb另一例的示意性光绘图。

图5是根据本申请实施例的平面变压器的副边pcb的一例的示意性光绘图。

图6是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb的又一例的示意性光绘图。

图7是根据本申请实施例的平面变压器的副边pcb的另一例的示意性光绘图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

平面变压器包括多层布设铜箔等导电箔的pcb以及磁柱。每层pcb包括相同数量的用于装配磁柱的磁柱窗口。在平面变压器包括的多层pcb中，一部分pcb用于形成原边pcb，一部分pcb用于形成副边绕组。为了便于说明，通常情况下，将用于形成原边绕组的pcb记为原边pcb，将用于形成副边绕组的pcb记为副边pcb。

图1是平面变压器的原边pcb和磁柱的一例的示意性拆分图。如图1所示，该平面变压器包括五层原边pcb110。每层所述原边pcb110包括四个用于装配磁柱的磁柱窗口111以及与多个磁柱窗口111一一对应的多个导电线圈112，每个导电线圈112围绕对应的单个磁柱窗口111绕制。多层原边pcb110中不同的层原边pcb110的导电线圈之间通过换层过孔相连。

在现有技术中，同一层原边pcb中每个磁柱窗口外围的导电线圈通过不同的换层过孔与另一层原边pcb相连。

仍以图1为例，图2是现有平面变压器中的两层原边pcb的一例的示意性光绘图。该多层原边pcb110包括第一原边pcb110a和第二原边pcb110b(应理解，第一原边pcb110a和第二原边pcb110b为不同层的原边pcb)。

该第一原边pcb110a包括四个磁柱窗口以及四个导电线圈，该第二原边pcb110b包括四个磁柱窗口以及四个导电线圈，第一原边pcb中四个磁柱窗口外围的导电线圈通过不同的换层过孔与第二原边pcb110b相连。

例如，第一原边pcb110a包括磁柱窗口111a1以及磁柱窗口111a2，第二原边pcb包括磁柱窗口111b1以及磁柱窗口111b2。磁柱窗口111a1外围的导电线圈112a1与磁柱窗口111b1外围的导电线圈112b1通过换层过孔101相连，磁柱窗口111a2外围的导电线圈112a2与磁柱窗口111b2外围的导电线圈112b2通过换层过孔102相连。以此类推，第一原边pcb110a包括四个磁柱窗口，该四个磁柱窗口中每个磁柱窗口外围的导电线圈通过不同的换层过孔与第二原边pcb110b的导电线圈相连。

也就是说，在现有技术中，若每层pcb包括z个磁柱窗口，该z个磁柱窗口外围的z个导电线圈对应z个换层过孔组(每个换层过孔组包括的换层过孔的数量与磁柱绕制的原边绕组的匝数相关)。

pcb包括的换层过孔的数量与平面变压器的磁柱窗口利用率负相关，即，pcb包括的换层过孔的数量越少，平面变压器的磁柱窗口利用越高，因此，本申请实施例提出一种平面变压器，该平面变压器具有较少的换层过孔，以使该平面变压器具有较高的磁柱窗口利用率。

图3是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb一例的示意性光绘图。如图3所示，该平面变压器包括：

用于形成所述平面变压器的原边绕组的多层原边印制电路板pcb，所述多层原边pcb包括第一原边pcb210以及第二原边pcb220；

所述第一原边pcb210包括用于装配磁柱的多个磁柱窗口和第一导电线圈211，所述第一导电线圈211围绕所述多个磁柱窗口中的至少两个磁柱窗口绕制；

所述第一导电线圈211中围绕所述至少两个磁柱窗口中第一磁柱窗口212绕制的部分与所述第一导电线圈中围绕所述至少两个磁柱窗口中第二磁柱窗口213绕制的部分通过相同的换层过孔201与所述多层pcb中的第二原边pcb220相连，所述第一磁柱窗口212和所述第二磁柱窗口213为所述至少两个磁柱窗口212中任意两个磁柱窗口。

应理解，本申请实施例的第一原边pcb210与第二原边pcb220为不同的两层原边pcb。

具体地，第一导电线211圈围绕多个磁柱窗口绕制，且第一导电线圈211中围绕不同磁柱窗口绕制的部分使用相同的(一个或两个)换层过孔与第二原边pcb220相连，能够实现换层过孔的共享。

如图3所示，该第一导电线圈211围绕的磁柱窗口包括第一磁柱窗口212和第二磁柱窗口213。第一导电线圈211中围绕第一磁柱窗口212绕制的部分与第一导电线圈211中围绕第二磁柱窗口213绕制的部分通过相同的换层过孔201与第二原边pcb220相连。

为了便于说明，可以将“第一导电线圈211中围绕第一磁柱窗口212绕制的部分”记为“第一部分”，将“第一导电线圈211中围绕第二磁柱窗口213绕制的部分”记为“第二部分”，该第一部分和第二部分通过相同的换层过孔(该相同的换层过孔包括换层过孔201)与第二原边pcb220相连。换层过孔201能够被第一导电线圈211的两个部分共享，能够减少换层过孔的数量。

在现有技术中，对于单层原边pcb而言，导电线圈和磁柱窗口一一对应，导电线圈围绕对应的一个磁柱窗口绕制。该第i(i≥1)层原边pcb包括的多个磁柱窗口中每个磁柱窗口外围的导电线圈通过不同的换层过孔与第k(k≥1，且k≠i)层原边pcb相连。也就是说，每个磁柱窗口外围的导电线圈是独立的，假设每层原边pcb包括z个磁柱窗口，z个磁柱窗口外围的导电线圈对应z个换层过孔组(每个换层过孔组包括的换层过孔的数量与磁柱绕制的原边绕组的匝数相关)。而在本申请实施例中，第一原边pcb包括的第一导电线圈围绕至少两个磁柱窗口绕制，第一导电线圈211围绕不同磁柱窗口绕制的部分能够共享换层过孔，能够减少原边pcb包括的换层过孔的数量，从而以使本申请的平面变压器具有较高的磁柱窗口利用率。

进一步地，在本申请实施例中，第一部分和第二部分相连，电流在第一部分产生的磁场方向与电流在第二部分产生的磁场方向不同。也就是说，第一部分围绕第一磁柱窗口绕制的绕制方向与第二部分围绕第二磁柱窗口绕制的绕制方向不同。

如图3所示，第一部分围绕第一磁柱窗口212顺时针绕制，第二部分围绕第二磁柱窗口213逆时针绕制。可选地，在本申请实施例中，第一导电线圈围绕至少两个磁柱窗口按照“8”字形绕制。进一步可选地，该至少两个磁柱窗口包括的磁柱窗口的数量为偶数，该至少两个磁柱窗口组成2行多列的阵列，所述第一导电线圈211围绕所述至少两个磁柱窗口的每一列按照“8”字形绕制。

由上文可知，该第一原边pcb210包括第一导电线圈211，该第一导电线圈211具有共享换层过孔特性(共享换层过孔特性可以理解为：导电线圈包括的围绕不同磁柱窗口绕制的部分共享换层过孔)，在实际应用过程中，该第一原边pcb210可以包括两种情况：

情况#1

该第一原边pcb210包括多个具有共享换层过孔特性的导电线圈。

也就是说，该第一原边pcb210包括多个如第一导电线圈211的导电线圈(即该第一导电线圈211为多个导电线圈中的任一个导电线圈)。每个导电线圈对应至少两个磁柱窗口，且不同的导电线圈对应的至少两个磁柱窗口无重叠。该多个导电线圈中第i个导电线圈围绕对应的磁柱窗口绕制，且该第i个导电线圈围绕不同磁柱窗口绕制的部分共享换层过孔，该第i个导电线圈为多个导电线圈中任一个导电线圈。

进一步地，若该多个导电线圈对应的换层过孔的数量等于第一原边pcb对应的磁柱的数量，能够使该原边pcb具有较少的换层过孔。

为了便于理解该方案，可以引入磁柱窗口组的概念。即，假设第一原边pcb包括多个磁柱窗口，可以将该多个磁柱窗口划分为m个磁柱窗口组，每个磁柱窗口组包括至少两个磁柱窗口(例如，假设第一原边pcb包括四个磁柱窗口，该四个磁柱窗口被划分为两个磁柱窗口组，每个磁柱窗口组包括两个磁柱窗口)，相应地，该第一原边pcb包括m个导电线圈，该m个导电线圈与m个磁柱窗口组一一对应，m个导电线圈中每个导电线圈围绕对应的磁柱窗口组绕制。每个导电线圈都具有换层过孔共享的特性，该方案能够使原边pcb具有较少的换层过孔，以提高平面变压器的磁柱窗口利用率。

进一步地，在现有技术中，每层原边pcb包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量nc满足：

nc＝(n-1)·l+3，其中，n为单个所述磁柱绕制的原边绕组的匝数，该l为单层原边pcb包括的磁柱窗口的数量。如图2所示，在现有技术中，若磁柱绕制的原边绕组的匝数为五匝，每层原边pcb包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量为十九个。

而在本申请实施例中，若该多个导电线圈对应的换层过孔的数量等于第一原边pcb对应的磁柱的数量(也就是说，第一原边pcb包括的所有磁柱窗口被划分为m个磁柱窗口组)，所述第一原边pcb210包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量n满足以下公式：

n＝(n-1)·m+3；

其中，n为单个所述磁柱绕制的原边绕组的匝数，m为第一原边pcb包括的导电线圈的数量(或m为第一原边pcb包括的所有磁柱窗口经过划分得到的磁柱窗口组的数量)，n≥1，m≥2。

由上文可知，该导电线圈的数量与磁柱窗口组的数量一一对应，由于每个磁柱窗口组包括至少两个磁柱窗口，磁柱窗口组的数量小于磁柱窗口的数量，即，l>m，本申请实施例的平面变压器的pcb具有较少的换层过孔。

需要说明的是，本申请实施例的第二原边pcb可以包括导电线圈，也可以不包括导电线圈(例如，若第二原边pcb可以为下文中的原边顶层pcb)，第二原边pcb的具体结构本申请不在此限定。

图4是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb的另一例的示意性光绘图。如图4所示，该平面变压器包括多层原边pcb，具体地，该平面变压器可以包括：

原边顶层pcb310、第一原边pcb310a、第二原边pcb310b、第三原边pcb310c、第四原边pcb310c以及第五原边pcb310e。

该第一原边pcb310a包括两个导电线圈，每个导电线圈围绕两个磁柱窗口绕制。单个导电线圈围绕不同磁柱窗口的部分能够共享换层过孔。

例如，第一原边pcb310a包括的导电线圈中，围绕第一磁柱窗口312a1绕制的部分与围绕第二磁柱窗口312a2绕制的不同通过相同的换层过孔(即换层过孔301)与第二原边pcb310b相连。同理，在第二原边pcb310b包括的导电线圈中，围绕第一磁柱窗口312b1绕制的部分与围绕第二磁柱窗口312b2绕制的不同通过相同的换层过孔(即换层过孔302)与第三原边pcb310c相连。

对比图2和图4可知，对于图2所示的原边pcb的结构而言，每层原边pcb的每个磁柱窗口外围的导电线圈对应一个换层过孔组(每个换层过孔组包括四个换层过孔)，该四个磁柱窗口外围的四个导电线圈对应十六个换层过孔。

对于图4所示的原边pcb的结构而言，能够实现换层过孔共享，围绕不同磁柱窗口绕制的部分能够实现换层过孔的共享。每层原边pcb的每两个磁柱窗口外围的导电线圈对应一个换层过孔组，该四个磁柱窗口外围的两个导电线圈对应八个换层过孔。本申请实施例的每层原边pcb对应的换层过孔的数量较少。

图5是根据本申请实施例的平面变压器的副边pcb的一例的示意性图。如图5所示，该副边pcb包括第一副边pcb410a以及第二副边pcb410b。

具体地，本申请实施例的平面变压器可以包括图4所示的原边pcb以及图5所示的副边pcb。

例如，平面变压器可以包括十六层pcb，该十六层pcb的第一层为原边顶层pcb310，第三层pcb为第一原边pcb310a，第六层为第二原边pcb310b，第九层为第三原边pcb310c，第十二层为第四原边pcb310d，第十五层为第五原边pcb310e，第二层、第五层、第八层、第十一层、第十四层的pcb为第一副边pcb410a，第四层、第七层、第十层、第十三层以及第十六层的pcb为第二副边pcb410b。

应理解，该平面变压器的第二层、第五层、第八层、第十一层、第十四层的绕组为第一副边pcb410a是指平面变压器的第二层、第五层、第八层、第十一层、第十四层的绕组的结构与第一副边绕组410a的结构相同。

情况#2

该第一原边pcb仅包括一个具有共享换层过孔特性的导电线圈。

作为可选地一例，若第一导电线圈对应的磁柱窗口的数量与第一原边pcb对应的磁柱的数量相同，所述第一原边pcb210包括的用于形成原边绕组的换层过孔的数量n满足以下公式：n＝2n+1；

其中，n为单个所述磁柱绕制的原边绕组的匝数，n≥1。

也就是说，该第一原边pcb包括的第一导电线圈围绕第一原边pcb包括的所有磁柱窗口绕制，且第一导电线圈中每磁柱窗口外围的部分通过相同的换层过孔与第二原边pcb相连，该方案能够进一步减少原边pcb包括的换层过孔的数量，以使该原边pcb具有较高的磁柱窗口利用率。

图6是根据本申请实施例的平面变压器的原边pcb的另一例的示意性光绘图。如图6所示，该平面变压器包括多层原边pcb，具体地，该平面变压器包括：

第一原边pcb510a、第二原边pcb510b、原边顶层pcb520以及原边底层pcb530。

该第一原边pcb510a包括一个导电线圈，该导电线圈围绕该第一原边pcb510a包括的所有磁柱窗口绕制，该导电线圈中每个磁柱窗口外围的部分可以通过相同的换层过孔(例如换层过孔501和换层过孔502)与原边顶层520相连。

其中，第一原边pcb510a以及第二原边pcb510b包括一个导电线圈，该导电线圈围绕着该层原边pcb包括的所有磁柱窗口(十个磁柱窗口)绕制。具体地，该十个磁柱窗口组成2行5列的阵列，该导电线圈围绕每行包括的两个磁柱窗口按照“8”字形绕制。

相较于图4，图6所示的原边pcb对应更少的换层过孔，以使包括该原边pcb具有更少的换层过孔，以进一步提高平面变压器的磁柱窗口利用率。

图7是根据本申请实施例的平面变压器的副边绕组的另一例的示意性图。如图7所示，该副边绕组包括第一副边pcb610a以及第二副边pcb610b。

具体地，本申请实施例的变压器可以包括图6所示的原边pcb以及图7所示的副边pcb。

例如，平面变压器可以包括十六层pcb，该十六层pcb的第一层为原边顶层pcb520、第三层以及第六层为第一原边pcb510a，第九层以及第十二层为第二原边pcb510b，第十四层为原边底层pcb530，第二层、第五层、第八层以及第十一层为第一副边pcb610a，第四层、第七层、第十层以及第十三层为第二副边pcb610a。

可以将本申请实施例中的平面变压器应用到各种有源电路、无源电路中，由于该平面变压器具有较小的损耗，能够提高有源电路的稳定性。

应理解，在本申请实施例中，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存10在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上某一实施例中的技术特征和描述，为了使申请文件简洁清楚，可以理解适用于其他实施例。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。