PCB扁平变压器的制作方法

本实用新型涉及变压器，具体涉及一种PCB扁平变压器。

背景技术：

现在电子产品朝小型化、轻薄化的趋势发展。对应的，电子产品的充电器或备用电源的小型化要求也越来越高，这要求变压器的体积做得更小，但变压器体积变小的同时会使得初次级绕组的安规距离减小，容易发生短路等现象，从而降低了变压器绝缘等级，容易使绕组绝缘损坏，影响降低变压器的使用寿命，给人身和财产的安全带来隐犯。另外，为消除变压器的谐波或者减小电磁干扰，变压器有时还增加屏蔽层或者是辅助线圈，这样又将进一步增大变压器的体积，从而限制了电子产品的体积，使电子产品不能做得更小。

传统的PCB变压器，由多块PCB组成，具有扁平、体积小的特点，但是在PCB里面没有法拉第屏蔽层，在初次间没有足够的安规距离，无法满足加强绝缘和防电磁干扰的要求。另外，传统PCB变压器在初次级的引出线有端脚，不是变压器的PCB直接连到电路的PCB，限制了产品的安装高度。因此，针对现有技术的不足，有必要设计一种PCB扁平变压器，既具有体积小和漏感低的特点, 又满足变压器的加强绝缘和防止电磁干扰等要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种既具有体积小和漏感低的特点, 又满足加强绝缘和防止电磁干扰等要求的整体式PCB扁平变压器，并且该变压器不需要额外的针脚，可将变压器自身的PCB直接连到电路板上，可大大地减小产品的安装高度。

为实现上述目的，本实用新型提供的PCB扁平变压器包括两个对称的E型磁芯以及设于两个E型磁芯之间的初级绕组和次级绕组。PCB扁平变压器还包括设于两个E型磁芯之间的一块总PCB板，该总PCB板包括相互叠合的多层子PCB板、设置在叠合的多层子PCB板顶部的零件面层以及设置在叠合的多层子PCB板底部的焊接面层。每层子PCB板的中间都设有供E型磁芯穿插的中心孔。每一层子PCB板上均设有相应匝数的线圈绕组，每个线圈绕组的两端均设有电气连接点，并且每层子PCB板的两端设有若干个通孔，线圈绕组上的电气连接点与对应的通孔之间通过电镀进行连接。子PCB板包括有若干层第一子PCB板和若干层第二子PCB板。其中，各层第一子PCB板上的线圈绕组之间通过对应的所述通孔处实现电连接，形成初级绕组。各层第二子PCB板上的线圈绕组之间通过对应的通孔处实现电连接，形成次级绕组。

优选的，第二子PCB板的数量为四层，四层第二子PCB板相互叠合。

第一子PCB板的数量为四层，其中两层第一子PCB板相互叠合并位于第二子PCB板的上方，另两层第一子PCB板相互叠合并位于第二子PCB板的下方。

优选的，四层第一子PCB板上的线圈绕组依次串联，形成初级绕组。

从上往下的方向，最上方的三层第二子PCB板上的线圈绕组依次串联，第三层第二子PCB板上的线圈绕组与最底层第二子PCB板上的线圈绕组并联，形成次级绕组。

优选的，最顶层第二子PCB板和位于最顶层第二子PCB板上方的第一子PCB板之间设有第一屏蔽层，最底层第二子PCB板和位于最底层第二子PCB板下方的第一子PCB板之间设有第二屏蔽层。第一屏蔽层和第二屏蔽层均为表面设有铜箔片的第三子PCB板。

优选的，多层子PCB板还包括两层第四子PCB板，一层第四子PCB板设置在第一屏蔽层和位于第一屏蔽层上方的第一子PCB板之间，另一层第四子PCB板设置在第二屏蔽层和位于第二屏蔽层下方的第一子PCB板之间。两层第四子PCB板上的线圈绕组之间通过对应的通孔处实现电连接，形成初级辅助绕组。

优选的，多层子PCB板还包括两层第五子PCB板，两层第五子PCB板设置在第二层第二子PCB板与第三层第二子PCB板之间，两层第五子PCB板上的线圈绕组之间通过对应的通孔处实现电连接，形成次级辅助绕组。

优选的，每一层子PCB板上均为工字型，工字型子PCB板的中间设有中心孔，工字型子PCB板的两侧对称设有开槽。E型磁芯的中柱设置在工字型子PCB板的中心孔中，E型磁芯的两个边柱设置在工字型子PCB板两侧的开槽中。

优选的，每一层子PCB板包括PCB基材、以及通过PP片与PCB基材粘合为一体的线圈或铜箔片。PCB基材采用FR-4玻纤材料制成。

由上述的方案可见，本实用新型PCB扁平变压器将初级绕组和次级绕组设置在PCB板上，并且在初、次级之间各设有一层设置在PCB板上的屏蔽层。此外，还在PCB板上设置了初级辅助绕组和次级辅助绕组。

相对于现有的变压器，本实用新型的有益效果在于：本实用新型将初级绕组、次级绕组、屏蔽层、初级辅助绕组、次级辅助绕组等分别设置在多层扁平的子PCB板上，多层子PCB板再集成一块总PCB板。利用各层子PCB板之间相互绝缘的特点，有效增强了绕组之间的绝缘等级。另外，线圈等均设置在PCB板上，大大降低了变压器的体积，并且由于线圈的引出线可以直接连到PCB板上，再通过PCB的针脚连接到电路中，这样线圈的引出线无需使用针脚，进一步降低了变压器的高度，从而减小了使用该变压器的充电器或备用电源的体积。

附图说明

图1是本实用新型PCB扁平变压器实施例第一视角的结构图。

图2是本实用新型PCB扁平变压器实施例的结构分解图。

图3是本实用新型PCB扁平变压器实施例第二视角的结构图。

图4是本实用新型PCB扁平变压器实施例中总PCB板的结构示意图。

图5是本实用新型PCB扁平变压器实施例中总PCB板的平铺分解结构示意图。

图6是图5所示的子PCB板311的结构示意图。

图7是本实用新型PCB扁平变压器实施例的原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

参见图1与图2,本实施例中的PCB扁平变压器包括两个对称的E型磁芯21和E型磁芯22，E型磁芯1包括中柱211以及设置在中柱211两侧的边柱212和边柱213。同样的，E型磁芯22包括中柱221以及设置在中柱221两边的边柱222和边柱223。E型磁芯21和E型磁芯22对接。E型磁芯21和E型磁芯22之间设有一块总PCB板30。

参见图3，总PCB板30的一端设有五个通孔，分别为通孔1、通孔2、通孔3、通孔4和通孔5等五个通孔；总PCB板30的另一端设有四个通孔，分别是通孔6、通孔7、通孔8和通孔9等四个通孔。通孔1至通孔9等九个通孔都贯通整块总PCB板30。

参见图4，总PCB板30包括相互叠合的多层子PCB板。与一般的PCB板一样，总PCB板3还包括设置在叠合的子PCB板顶部的零件面层30a，以及设置在叠合的子PCB板底部的焊接面层30b。本实施例中，子PCB板共有14层，如图4所示的方向，从上到下依次为子PCB板301、子PCB板302、子PCB板303、子PCB板304、子PCB板305、子PCB板306、子PCB板307、子PCB板308、子PCB板309、子PCB板310、子PCB板311、子PCB板312、子PCB板313和子PCB板314等14层子PCB板。零件面层30a设置在子PCB板301的上方，焊接面层30b设置在子PCB板314的下方。零件面层30a、焊接面层30b和14层子PCB板等各层之间均保持相互绝缘。利用不同层的PCB板之间相互绝缘的特性，可以通过在各层PCB板上设置线圈，同时使各层子PCB板上线圈保持相互绝缘。这样可有效避免因变压器的体积变小使初次级线圈之间的距离减小，从而发生绕组绝缘损坏等问题。并且相对于传统变压器在初次级线圈之间通过设置层间绝缘层的设计，利用PCB板绝缘具有绝缘效果好、工艺简单等优势。

参见图5，零件面层30a、焊接面层30b和14层子PCB板均为形状尺寸一致的工字型，工字型的零件面层30a、焊接面层30b和14层子PCB板的中间都设有供E型磁芯穿插的相同的中心孔，并在中心孔的两侧各设置有一个相同的开槽。即总PCB板30为中间设有中心孔，两侧设有开槽的工字型。以子PCB板311为例，参见图6，子PCB板311的中间设有中心孔311a，在中心孔311a的两侧分别设有开槽311b和开槽311c。当E型磁芯与子PCB板311配合时，E型磁芯的中柱穿过中心孔311a，E型磁芯的两个边柱分别设置在开槽311b和开槽311c中。总PCB板30为工字型结构，有助于进一步稳定磁芯与总PCB板30的配合。

由图5可见，零件面层30a、焊接面层30b和14层子PCB板的一端都设置有通孔1、通孔2、通孔3、通孔4和通孔5，另一端设置通孔6、通孔7、通孔8和通孔9。通孔1至通孔9的具体位置分布可进一步参见图6所示的子PCB板311。需要说明的是，在图6所示的子PCB板311中，通孔5已被线圈300覆盖，图6中将通孔5示出只是为了更清楚地示出通孔5的具体位置。可以看出，图5所示的各层板上的通孔1至通孔9等9个通孔的位置分布一致，当各层板相互叠合时，各层板上的通孔1至通孔9刚好重合，各层板上的通孔1至通孔9叠合形成图3所示的总PCB板30上的通孔1至9。

此外，子PCB板301至子PCB板314等14个子PCB板的表面上还设有若干个数量相等，位置分布一致的7个通孔。仍以子PCB板311为例，参见图6，子PCB板311在通孔2和通孔3之间设有通孔10，在中心孔311a的上边缘设有通孔11、通孔12和通孔13，在通孔7和通孔8之间还设有通孔14、通孔15和通孔16。其余的13块子PCB板的表面在同样的位置同样分别设有通孔10至通孔16等7个通孔。当零件面层30a、焊接面层30b和14层子PCB板相互叠合成总PCB板30时，通孔1至通孔9等9个通孔贯通整块总PCB板30，通孔10至通孔16等7个通孔则贯通14层子PCB板。

本实施例中，每一层子PCB板上均设有相应匝数的线圈绕组300（每层子PCB板上的阴影部分），线圈绕组100由铜箔片刻蚀而成。每个线圈绕组的两端均设有电气连接点，电气连接点即线圈绕组的末端。根据每块子PCB板上的线圈绕组的走线，线圈绕组的两端各延伸到一个通孔上，线圈绕组两端的电气连接点通过电镀固定连接在各自对应的通孔上，然后不同的子PCB板上的线圈绕组可以在其电气连接点所对应的通孔处通过电镀连接等方式实现电连接，从而将不同的子PCB板上的线圈绕组连接起来，形成匝数更大的线圈。对于本实施例中的变压器，通孔1至通孔9等9个通孔为外部连接通孔，通孔10至通孔16等7个通孔为内部连接通孔。外部连接通孔是指将PCB板上的线圈绕组与外部连接的通孔，相当于线圈绕组的引脚。内部连接通孔是指用于将不同的子PCB板上的线圈绕组连接起来的通孔。

各层子PCB板上的线圈绕组的连接方式如下：

参见图5和图7，子PCB板301、子PCB板302、子PCB板313和子PCB板314等四层子PCB板上的线圈绕组相互串联，形成初级绕组41。

具体的，子PCB板301上的线圈绕组一端连接在通孔3，另一端连接在通孔12。子PCB板302上的线圈绕组一端连接在通孔12，另一端连接在通孔10。子PCB板301和子PCB板302上的线圈绕组通过重叠的通孔12电连接。子PCB板313上的线圈绕组一端连接在通孔10，另一端连接在通孔13。子PCB板302和子PCB板313上的线圈绕组通过重叠的通孔10电连接。子PCB板314上的线圈绕组一端连接在通孔13，另一端连接在通孔1。子PCB板313和子PCB板314上的线圈绕组通过重叠的通孔13电连接。本实施中，子PCB板301、子PCB板302、子PCB板313和子PCB板314等四层子PCB板上的线圈绕组均为多匝线圈，四层子PCB板上的四组多匝线圈绕组相互串联起来形成初级绕组41。通孔1和通孔3则相当于初级绕组的两个引脚，通过通孔1和通孔3将初级绕组41接入外部电路。

子PCB板305、子PCB板306、子PCB板309和子PCB板310上的线圈绕组相互连接，形成次级绕组42。

具体的，子PCB板305上的线圈绕组一端连接在通孔6，另一端连接在通孔14。子PCB板306上的线圈绕组一端连接在通孔14，另一端连接在通孔15。子PCB板305和子PCB板306上的线圈绕组通过重叠的通孔14电连接。子PCB板309上的线圈绕组一端连接在通孔15，另一端连接在通孔9。子PCB板306和子PCB板309上的线圈绕组通过重叠的通孔15电连接。子PCB板310上的线圈绕组一端连接在通孔15，另一端连接在通孔9。子PCB板309和子PCB板310上的线圈绕组通过重叠的通孔15和通孔9相互并联电连接。子PCB板305、子PCB板306、子PCB板309和子PCB板310上等四层子PCB板上的线圈绕组均为单匝线圈，四次单匝线圈连接形成次级绕组42，次级绕组42通过通孔6和通孔9接入外部电路。

由此可以看出，本实施例将初级绕组41以及次级绕组42分布在各层相互绝缘的子PCB板上，利用各层子PCB板之间相互绝缘的特性，在减小变压器体积的同时，增强初级绕组和次级绕组之间的绝缘等级。

子PCB板303和子PCB板312上的线圈绕组串联形成初级辅助绕组411。子PCB板303和子PCB板312上的线圈绕组均为单匝线圈。子PCB板303上的线圈绕组一端连接在通孔2，另一端连接在通孔11。子PCB板312上的线圈绕组一端连接在通孔11，另一端连接在通孔4。子PCB板303和子PCB板312上的线圈绕组通过重叠的通孔11电连接形成初级辅助绕组411，初级辅助绕组411通过通孔2和通孔4连接外部电路。

子PCB板307、子PCB板308上的线圈绕组串联形成次级辅助绕组421。与初级辅助绕组411相似，子PCB板307和子PCB板308上的线圈绕组均为单匝线圈。子PCB板307上的线圈绕组一端连接在通孔7，另一端连接在通孔16。子PCB板308上的线圈绕组一端连接在通孔16，另一端连接在通孔8。子PCB板307和子PCB板308上的线圈绕组通过重叠的通孔16电连接形成次级辅助绕组421，次级辅助绕组421通过通孔7和通孔8连接外部电路。

子PCB板304和子PCB板311上设置有单匝线圈。不同于子PCB板303、子PCB板305等子PCB板上的两端均连接在通孔的单匝线圈，子PCB板304上的单匝线圈一端连接到通孔5，另一端未连接到任何一个通孔（接地）。同样，子PCB板311上的单匝线圈一端连接到通孔5，另一端未连接到任何一个通孔（接地）。通过通孔5将子PCB板304和子PCB板311上的单匝线圈接地，则子PCB板304和子PCB板311上的单匝线圈均相当于一块铜箔片，从而在初级绕组和次级绕组的两端各形成一层屏蔽层43。

本实施例中的每一层子PCB板均包括PCB基材、以及通过PP片与PCB基材粘合为一体的线圈或铜箔片。其中，PCB基材采用FR-4玻纤材料制成。玻纤材料可进一步加强PCB板的绝缘性，使绕组绝缘充分满足电气安规标准的绝缘等级。

综上所述，本实施例的PCB扁平变压器是将初级绕组和次级绕组设置在多层子PCB板上，再将各层子PCB板上相对应的线圈连接起来，既有效减小变压器体积，PCB板的绝缘性保证了初级绕组和次级绕组的绝缘等级满足要求。在初、次级之间各设有一层设置在PCB板上的屏蔽层，还在PCB板上设置了初级辅助绕组和次级辅助绕组，可有效除变压器的谐波和减小电磁干扰。

线圈的引出线可以直接连到PCB板上，对于PCB板30上的通孔1至通孔9等九个外部连接通孔，再通过使用针脚焊接到电路中，这样线圈的引出线无需使用端脚，进一步降低了变压器的高度，从而减小了使用该变压器的充电器或备用电源的体积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本实用新型的精神和原则之内，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保护范围之内。