变压器、功率模块及开关电源的制作方法

1.本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器、功率模块及开关电源。


背景技术：

2.随着开关电源功率密度的不断提高，开关电源中元器件之间摆放得越来越紧密，如何有效利用空间是提高功率密度的重要手段之一。目前，如图1所示，开关电源里的变压器，在低压输出的场合通常采用三层绝缘线作为原边绕组，磁芯归到副边绕组一侧，原边绕组的引线从磁芯的边柱形成的间隙中引出并与副边绕组拉开足够的安全距离。在这种情况下，原边绕组的引线靠近磁芯的边柱出线，会占用一定的空间，不利于提高功率密度。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的在于提供一种变压器，在磁芯边柱上开设贯穿通道，原边绕组的引线可从该贯穿通道穿出，节省空间，提高开关电源的功率密度。本实用新型的另一个目的在于提供一种功率模块。本实用新型的另一个目的在于提供一种开关电源。
4.为了达到以上目的，本实用新型一方面公开了一种变压器，包括磁芯、原边绕组和副边绕组；
5.所述磁芯包括第一盖板、第二盖板、绕线柱和至少两个边柱，所述第一盖板和所述第二盖板分别与所述磁芯的绕线柱和至少两个边柱的顶面和底面连接；
6.至少一个所述边柱具有贯穿通道，所述原边绕组绕设于所述绕线柱上，所述原边绕组的引线从所述贯穿通道中穿出；
7.所述副边绕组的引线从所述至少两个边柱形成的间隙中穿出。
8.可选的，所述磁芯包括两个边柱；
9.所述第一盖板和所述第二盖板分别包括相对的两个长边和相对的两个短边；
10.所述两个边柱相对设置，分别与所述第一盖板和所述第一盖板对应的长边连接；或者，
11.所述两个边柱相对设置，分别与所述第一盖板和所述第一盖板对应的短边连接。
12.可选的，所述两个边柱分别设置有所述贯穿通道。
13.可选的，所述原边绕组的两个引线从所述两个边柱中的一个边柱的贯穿通道中穿出。
14.可选的，所述原边绕组包括多个第一绕组，每个第一绕组的引线从同一个贯穿通道中穿出。
15.可选的，所述边柱的贯穿通道处形成有倒角。
16.可选的，还包括套设于所述绕线柱上的骨架，所述原边绕组和所述副边绕组绕设在所述骨架上。
17.可选的，还包括设置于所述原边绕组的引线上的电流互感器。
18.本实用新型还公开了一种功率模块，包括如上所述的变压器。
19.本实用新型还公开了一种开关电源，包括如上所述的功率模块。
20.本实用新型的变压器包括磁芯、原边绕组和副边绕组。其中，所述磁芯包括第一盖板、第二盖板、绕线柱和至少两个边柱，所述第一盖板和所述第二盖板分别与所述磁芯的绕线柱和至少两个边柱的顶面和底面连接。至少一个所述边柱具有贯穿通道，所述原边绕组绕设于所述绕线柱上，所述原边绕组的引线从所述贯穿通道中穿出。所述副边绕组的引线从所述至少两个边柱形成的间隙中穿出。本实用新型中，变压器的磁芯的至少一个边柱具有贯穿通道。从而，变压器中的原边绕组的引线可从边柱上的贯穿通道中穿出。由此，本实用新型的变压器中的原边绕组的引线可从边柱的贯穿通道中穿出，无需再从磁芯的边柱形成的间隙中引出，可使变压器的结构更加紧凑，有利于提高应用变压器的开关电源的功率密度。此外，在变压器的边柱上设置贯穿通道，变压器工作中产生的热量可部分从该贯穿通道扩散到变压器外部，可增强变压器的散热能力。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出现有技术中变压器的示意图；
23.图2示出本实用新型变压器具体实施例的示意图；
24.图3示出本实用新型变压器具体实施例一个边柱设置贯穿通道的示意图；
25.图4示出本实用新型变压器具体实施例两个边柱设置贯穿通道的示意图；
26.图5示出本实用新型变压器具体实施例包括多个绕线柱且一个边柱设置贯穿通道的示意图；
27.图6示出本实用新型变压器具体实施例包括多个绕线柱且两个边柱设置贯穿通道的示意图；
28.图7示出本实用新型变压器具体实施例包括骨架的示意图；
29.图8示出本实用新型变压器具体实施例包括骨架的爆炸图；
30.图9示出本实用新型变压器具体实施例包括电流互感器的示意图；
31.附图标记说明：
32.11、磁芯，12、原边绕组，13、副边绕组，121、引线，131、引脚；
33.21、磁芯，22、原边绕组，23、副边绕组，221、引线，231、引脚，211、第一盖板，212、第二盖板，213、绕线柱，214、边柱，215、贯穿通道，216、倒角，24、骨架，25、电流互感器，201、202、205、206：长边，203、204、207、208：短边。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0037]“平行”或“垂直”等位置关系不仅包含完全“平行”或“垂直”的位置关系，还包含相对于完全“平行”或“垂直”的角度偏差在预设偏差范围内的位置关系。
[0038]
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
[0039]
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0041]
现有技术中，如图1所示，开关电源中的变压器包括磁芯11、原边绕组12和副边绕组13。其中，副边绕组13包括引脚131，引脚131从磁芯11的边柱形成的间隙中穿出。原边绕组12的两端分别为引线121，引线121与副边绕组13的引脚 131均从磁芯11边柱形成的一个间隙中穿出。在此基础上，为了使原边绕组12的引线121和副边绕组13的引脚131拉开足够的安全距离，需要使原边绕组12从边柱形成的间隙中穿出的引线121在穿出之后沿远离副边绕组13的方向的磁芯11表面弯折延伸。从而，为了保证变压器的安全性，需要使原边绕组12的引线121从靠近磁芯11的边柱出线，这样原边绕组12需要一定的出线空间，会使变压器占用的空间增加，不利于提高功率密度。并且，原边绕组12从边柱形成的间隙中穿出的引线121也有与其他元器件发生干涉的风险。
[0042]
基于此，根据本实用新型的一个方面，本实施例公开了一种变压器。如图2所示，本实施例中，所述变压器包括磁芯21、原边绕组22和副边绕组23。
[0043]
其中，所述磁芯21包括第一盖板211、第二盖板212、绕线柱213和至少两个边柱214，所述第一盖板211和所述第二盖板212分别与所述磁芯21的绕线柱213 和至少两个边柱214的顶面和底面连接。
[0044]
至少一个所述边柱214具有贯穿通道215，所述原边绕组22绕设于所述绕线柱 213上，所述原边绕组22的引线221从所述贯穿通道215中穿出。
[0045]
所述副边绕组23的引线221从所述至少两个边柱214形成的间隙中穿出。
[0046]
本实用新型的变压器包括磁芯21、原边绕组22和副边绕组23。其中，所述磁芯21包括第一盖板211、第二盖板212、绕线柱213和至少两个边柱214，所述第一盖板211和所述第二盖板212分别与所述磁芯21的绕线柱213和至少两个边柱 214的顶面和底面连接。至少一个所述边柱214具有贯穿通道215，所述原边绕组 22绕设于所述绕线柱213上，所述原边绕组22的引线221从所述贯穿通道215中穿出。所述副边绕组23的引线221从所述至少两个边柱214形成的间隙中穿出。
[0047]
本实用新型中，变压器的磁芯21的至少一个边柱214具有贯穿通道215。从而，变压器中的原边绕组22的引线221可从边柱214上的贯穿通道215中穿出。由此，本实用新型的变压器中的原边绕组22的引线221可从边柱214的贯穿通道215中穿出，无需再从磁芯21的边柱214形成的间隙中引出，可使变压器的结构更加紧凑，有利于提高应用变压器的开关电源的功率密度。并且，原边绕组22的引线221与副边绕组23的引脚231间从不同方向穿出且间隔有部分边柱214，可以保证原边绕组 22的引线221和副边绕组23的引脚231拉开足够的安全距离，在一定程度上也避免了引线221与其他元器件发生干涉的风险。此外，在变压器的边柱214上设置贯穿通道215，变压器工作中产生的热量可部分从该贯穿通道215扩散到变压器外部，可增强变压器的散热能力。
[0048]
在可选的实施方式中，所述磁芯21包括两个边柱214。
[0049]
具体的，可以理解的是，为了实现原边绕组22引线221的出线和副边绕组23 引脚231的穿出，以及为了提高变压器的散热等目的，可设置变压器的磁芯21包括第一盖板211、第二盖板212、绕线柱213和两个边柱214。绕线柱213和两个边柱214的顶面和底面分别与第一盖板211和第二盖板212连接，两个边绕起到了连接和支撑的作用。
[0050]
在可选的实施方式中，所述第一盖板211和所述第二盖板212分别包括相对的两个长边和相对的两个短边。
[0051]
其中，所述两个边柱214相对设置，分别与所述第一盖板211和所述第一盖板 211对应的长边连接或者所述两个边柱214相对设置，分别与所述第一盖板211和所述第一盖板211对应的短边连接。
[0052]
具体的，可以理解的是，变压器通常为长方体。从而，第一盖板211和第二盖板212也相应的设置为长方体，则第一盖板211和第二盖板212分别包括相对的两个长边(201、202、205、206)和相对的两个短边(203、204、207、208)。
[0053]
为了实现边柱214的连接和支撑作用，可将两个边柱214分别设置在第一盖板 211和第二盖板212的两个相对的短边，即一个边柱214设置在第一盖板211和第二盖板212的一个短边，边柱214的上表面和下表面分别与第一盖板211的一个短边 203和第二盖板212的对应的短边207连接，另一个边柱214设置在第一盖板211和第二盖板212的另一个短边，边柱214的上表面和下表面分别与第一盖板211的另一个短边204和第二盖板212的对应的短边208连接。
[0054]
当然，也可以将两个边柱214分别设置在第一盖板211和第二盖板212的两个相对的长边。即一个边柱214设置在第一盖板211和第二盖板212的一个长边，边柱214的上表面和下表面分别与第一盖板211的一个长边201和第二盖板212的对应的长边205连接，另一个边柱214设置在第一盖板211和第二盖板212的另一个长边，边柱214的上表面和下表面分别与第一盖板211的另一个长边202和第二盖板212的对应的长边206连接。
[0055]
需要说明的是，在其他实施方式中，第一盖板211和第二盖板212也可以设置为其他形状，边柱和绕线柱可与第一盖板211和第二盖板212分别连接形成磁芯即可，本实用新型对此并不作限定。
[0056]
在可选的实施方式中，所述两个边柱214分别设置有所述贯穿通道215。
[0057]
具体的，可以理解的是，当磁芯21包括两个边柱214时，可以在两个边柱214 的其中一个上设置贯穿通道215，如图3所示。也可以在两个边柱214上均设置贯穿通道215，如图4所示。则当两个边柱214上均设置贯穿通道215时，原边绕组22两端的引线221可以根据实际需求选择从任意一个贯穿通道215中穿出，从而提高磁芯21的通用性，便于磁芯21用于不同结构的变压器中。
[0058]
需要说明的是，本实施例中，可将绕线柱和边柱的一部分与第一盖板一体成型得到第一部分，将绕线柱和边柱的另一部分与第二盖板一体成型得到第二部分，然后将第一部分和第二部分拼接得到完整的变压器。当然，在其他实施方式中，也可采用将第一盖板、第二盖板、绕线柱和边柱分别成型后再一体连接的方式得到变压器等制作方法得到变压器，本实用新型对此并不作限定。
[0059]
在可选的实施方式中，所述原边绕组22的两个引线221从所述两个边柱214中的一个边柱214的贯穿通道215中穿出。
[0060]
具体的，可以理解的是，原边绕组22两端引出两条引线221，这两条引线221 可同时从任意一个边柱214上形成的贯穿通道215中穿出，从而变压器的设置无需考虑原边绕组22的出线空间，降低了变压器的空间占用，有利于降低设置有变压器的开关电源或其他电路的体积，提高功率密度。当然，根据实际需求的不同，若两个以上的边柱214上形成有贯穿通道215，原边绕组22的两条引线221也可分别从不同贯穿通道215中穿出，本领域技术人员可根据实际需求的不同设置引线221穿出的贯穿通道215，本实用新型对此并不作限定。
[0061]
在可选的实施方式中，所述原边绕组22可包括多个第一绕组，每个第一绕组的引线221从同一个贯穿通道215中穿出。
[0062]
具体的，可以理解的是，变压器中的原边绕组22可以设置为包括多个第一绕组，设置有贯穿通道215的边柱214可以是一个或者多个。从而，变压器中的每个原边第一绕组的引线可以根据实际需求从任意的一个贯穿通道215中穿出，极大的提高了变压器原边绕组22引线221穿出的灵活性，使磁芯21结构可适应不同结构的变压器的设置。
[0063]
在可选的实施方式中，所述副边绕组23可包括多个第二绕组，每个第二绕组的引脚从磁芯边柱214形成的间隙中穿出。从而，副边绕组23的引脚231和原边绕组 22的引线221分别从边柱214上的贯穿通道215和边柱214间的间隙中穿出，穿出路径不同，从而避免了原边绕组的引线和副边绕组的引脚之间干涉的风险。
[0064]
在可选的实施方式中，如图5和图6所示，绕线柱213为多个。
[0065]
具体的，可以理解的是，变压器中多个不同的原边绕组22和副边绕组23可集成在一起，原边绕组22包括的第一绕组可以为多个，副边绕组23包括的第二绕组也可以为多个。因此，在一个或多个实施方式中，根据实际需求，绕线柱213可设置为多个，以满足不同结构变压器的设置需求。
[0066]
在可选的实施方式中，如图7和图8所示，变压器进一步包括套设于所述绕线柱213上的骨架24，所述原边绕组22和所述副边绕组23绕设在所述骨架24上。
[0067]
具体的，可以理解的是，在一个或多个实施方式中，可在变压器的磁芯21中设置骨架24，进而原边绕组22和副边绕组23可绕设在骨架24上。其中，骨架24通常为绝缘材料，可将原边绕组22与副边绕组23与第一盖板211和第二盖板212绝缘。
[0068]
在可选的实施方式中，所述边柱214的贯穿通道215处形成有倒角216。
[0069]
具体的，可以理解的是，原边绕组22的引线221需要从边柱214的贯穿通道 215中穿出。在本实施方式中，在边柱214的贯穿通道215的两端开口处可形成倒角 216，防止贯穿通道215对原边绕组22造成损伤。
[0070]
在可选的实施方式中，所述原边绕组22和所述副边绕组23的外表面具有绝缘层。
[0071]
具体的，可以理解的是，原边绕组22和所述副边绕组23的外表面具有绝缘层，可使原边绕组22与副边绕组23之间绝缘，也可使原边绕组22和副边绕组23与磁芯21之间绝缘，防止发生短路等问题。
[0072]
在可选的实施方式中，如图9所示，所述变压器进一步包括设置于所述原边绕组22的引线221上的电流互感器25，用以实现对电路的保护或测量等功能。
[0073]
基于相同原理，本实施例还公开了一种功率模块。该功率模块包括如本实施例所述的变压器。
[0074]
具体的，功率模块可包括本实施例的变压器，还可包括电容以及开关元件等器件。
[0075]
由于该功率模块解决问题的原理与以上变压器类似，因此本功率模块的实施可以参见变压器的实施，在此不再赘述。
[0076]
基于相同原理，本实施例还公开了一种开关电源。该开关电源包括如本实施例所述的功率模块。
[0077]
可以理解的是，该开关电源可包括主电路板，该主电路板上可设置功率模块。可选的，功率模块可先设置在模块电路板上，然后将模块电路板设置在主电路板上形成开关电源，实现将本实施例的功率模块设置在开关电源中。
[0078]
由于该开关电源解决问题的原理与以上变压器类似，因此本开关电源的实施可以参见变压器的实施，在此不再赘述。
[0079]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0080]
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。