一种高频高压平面变压器

本技术涉及平面变压器，尤其涉及一种高频高压平面变压器。

背景技术：

1、隔离直流-直流dc-dc变换器是未来直流配电电网的关键设备，连接不同的直流电源和负载，并提供电源调节、电气隔离和电压等级转换的功能。隔离主要通过变换器中的高频变压器来实现。相比于传统的低频变压器，高频变压器在同样能够实现隔离功能的同时，频率更高，实现体积更小，功率密度更高。用于中压直流系统的高频变压器的绝缘主要是通过一次绕组与二次绕组之间的固体或液体绝缘材料来实现的。固体绝缘材料具有比液体材料更好的绝缘强度。但也使其制造工艺复杂，需要特殊的制造工艺，如真空埋设技术。

2、平面变压器常用的绕组为印制电路板，其主要通过将芯板、半固化片层叠压制在一起来实现的。目前，印制电路板的绝缘介质，fr4材料，其电气强度可达35千伏，具有很高的绝缘应用潜力，是绝缘材料的理想选择。此外，印制电路板加工一致性强，制造相对简单，成本低，重复性好，相对于传统的固体或者液体绝缘材料有着更加明显的优势。因此，通过优化设计，平面变压器可以适用于电气绝缘小于20kv，额定功率小于20kw的外壳。由于印制电路板的电流流通能力有限，提高工作电压已成为实现更高功率的有效可行途径。

3、但是目前平面变压器的研究依然主要集中在低电压等级(<500v)和小功率等级(<10kw)上，主要应用包括车载充电、数据中心电源、燃料电池等。变压器的功率通常在1kw以下。平面变压器也用于产生高压。然而，用于高绝缘电压水平的直流电-直流电变换器的平面变压器却鲜有研究。因此，在变压器领域，研究高压平面变压器结构，从而将平面变压器拓展应用在更高压的领域十分必要。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种高频高压平面变压器，主要目的在于拓宽平面变压器的高压应用前景。

2、根据本实用新型的一方面，提供了一种高频高压平面变压器，包括：高压绕组层、第一低压绕组层、第二低压绕组层、第一隔离绕组层、第二隔离绕组层与磁芯；其中，

3、所述第一低压绕组层、所述第一隔离绕组层、所述高压绕组层、所述第二隔离绕组层和所述第二低压绕组层依次连接；

4、所述磁芯穿过所述第一低压绕组层、所述第一隔离绕组层、所述高压绕组层、所述第二隔离绕组层和所述第二低压绕组层。

5、可选地，在本实用新型的一个实施例中，还包括：低压连接端和高压连接端；其中，

6、所述低压连接端分布与所述第一低压绕组层和所述第二低压绕组层连接；

7、所述高压连接端与所述高压绕组层连接。

8、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述高压绕组层、所述第一低压绕组层、所述第二低压绕组层、所述第一隔离绕组层和所述第二隔离绕组层为印制电路板。

9、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述磁芯穿过所述印制电路板的中间。

10、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述高压绕组层、所述第一低压绕组层和所述第二低压绕组层为多层印制电路板，所述第一隔离绕组层和所述第二隔离绕组层为两层加厚印制电路板；其中，

11、所述多层印制电路板中每层印制电路板的厚度小于所述两层加厚印制电路板中每层印制电路板的厚度；

12、所述第一低压绕组层和所述第二低压绕组层对应的多层印制电路板中的铜层宽度大于所述高压绕组层对应的多层印制电路板中的铜层宽度。

13、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述多层印制电路板和所述两层加厚印制电路板中每层印制电路板之间通过通孔焊盘与通孔焊盘、通孔焊盘与单层焊盘、单层焊盘与单层焊盘中的至少一种方式配合焊锡进行连接；

14、每层印制电路板中的每层绕组之间采用过孔连接。

15、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述高压绕组层对应的多层印制电路板中多匝绕组绕制在同一层印制电路板中。

16、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述两层加厚印制电路板包括第一加厚印制电路板和第二加厚印制电路板；其中，

17、所述第一加厚印制电路板与低压绕组层连接，所述第二加厚印制电路板与所述高压绕组层连接，所述第一加厚印制电路板中的铜层宽度大于所述第二加厚印制电路板中的铜层宽度。

18、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述两层加厚印制电路板包括导流区域和绝缘边区域，所述导流区域与所述绝缘边区域连接；其中，

19、所述第一加厚印制电路板中导流区域的宽度与所述第二加厚印制电路板中导流区域的宽度相同；

20、所述绝缘边区域延伸出所述导流区域；

21、所述绝缘边区域的形状为条状，并且在所述绝缘边区域的末端设置均压环。

22、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述磁芯为高频磁芯。

23、综上，本实用新型实施例一个或多个实施例中，高频高压平面变压器包括：高压绕组层、第一低压绕组层、第二低压绕组层、第一隔离绕组层、第二隔离绕组层与磁芯；其中，第一低压绕组层、第一隔离绕组层、高压绕组层、第二隔离绕组层和第二低压绕组层依次连接；磁芯穿过第一低压绕组层、第一隔离绕组层、高压绕组层、第二隔离绕组层和第二低压绕组层。因此，通过采用高低压绕组部分交叠的绕组排布结构，既不完全不采用交叠来导致较大的绕组损耗，也不完全采用交叠来导致绕组高度过高，保持了低压绕组包裹高压绕组的结构，既减小的绕组损耗大小，又兼顾了对于绝缘结构的要求，可以拓宽平面变压器的高压应用前景，充分发挥平面变压器的高压应用潜力。同时，采用隔离绕组将高压绕组和低压绕组隔离开，可以实现平面变压器的高压运行，保证整体效率较高的情况下，实现高低压绕组的绝缘，从而，可以拓宽平面变压器的高压应用前景，发挥平面变压器的绝缘潜力，以及加工一致性好、加工简单的优势。

24、本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种高频高压平面变压器，其特征在于，包括：高压绕组层、第一低压绕组层、第二低压绕组层、第一隔离绕组层、第二隔离绕组层与磁芯；其中，

2.根据权利要求1所述的高频高压平面变压器，其特征在于，还包括：低压连接端和高压连接端；其中，

3.根据权利要求1所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述高压绕组层、所述第一低压绕组层、所述第二低压绕组层、所述第一隔离绕组层和所述第二隔离绕组层为印制电路板。

4.根据权利要求3所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述磁芯穿过所述印制电路板的中间。

5.根据权利要求3所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述高压绕组层、所述第一低压绕组层和所述第二低压绕组层为多层印制电路板，所述第一隔离绕组层和所述第二隔离绕组层为两层加厚印制电路板；其中，

6.根据权利要求5所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述多层印制电路板和所述两层加厚印制电路板中每层印制电路板之间通过通孔焊盘与通孔焊盘、通孔焊盘与单层焊盘、单层焊盘与单层焊盘中的至少一种方式配合焊锡进行连接；

7.根据权利要求5所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述高压绕组层对应的多层印制电路板中多匝绕组绕制在同一层印制电路板中。

8.根据权利要求5所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述两层加厚印制电路板包括第一加厚印制电路板和第二加厚印制电路板；其中，

9.根据权利要求8所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述两层加厚印制电路板包括导流区域和绝缘边区域，所述导流区域与所述绝缘边区域连接；其中，

10.根据权利要求8所述的高频高压平面变压器，其特征在于，所述磁芯为高频磁芯。

技术总结
本技术涉及平面变压器技术领域，尤其涉及一种高频高压平面变压器。其中，该高频高压平面变压器，包括：高压绕组层、第一低压绕组层、第二低压绕组层、第一隔离绕组层、第二隔离绕组层与磁芯；其中，第一低压绕组层、第一隔离绕组层、高压绕组层、第二隔离绕组层和第二低压绕组层依次连接；磁芯穿过第一低压绕组层、第一隔离绕组层、高压绕组层、第二隔离绕组层和第二低压绕组层。采用上述方案的本技术可以拓宽平面变压器的高压应用前景。

技术研发人员：刘寒玉,孙凯,易哲嫄
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：20230303
技术公布日：2024/1/13