一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法，本发明先在PCB板上开有两个平行排列的磁芯柱安装通孔和多个金属化孔焊盘；整板串联绕组的首、尾端均从PCB板的其中两个金属化孔焊盘引出；以双面覆铜基材走线，并形成围绕两个芯柱孔的四个绕组；每个芯柱孔边缘通过多个铜面走线过孔，使围绕于同一芯柱的覆铜走线形成绕向相同的“双层串联绕组”串联得到多层平面绕组线圈；最后在相邻PCB板之间设置绝缘层；在双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈的顶层和底层设置绝缘层。本发明一改传统印刷电路板制作平面变压器单柱绕组的技术局限，在相同绕组载流密度的条件下，可获得单层板面两倍的绕线匝数和四倍的绕组电感量。
【专利说明】
一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种平面绕组线圈设计方法，尤其涉及一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法。
【背景技术】
[0002]变压器是电子产品供电的重要组件。现有变压器体积高大，无法满足产品向小型、薄型化发展要求。平面变压器尤其是平面板式变压器，它是在多层印刷电路板(Printedcircuit board，PCB)上布设铜箔等导电箔片作为绕组，堆栈而成的变压器，这种平面结构的绕组可大大缩小变压器的厚度。平面变压器广泛应用于通信、计算机、工业控制、航空工程、医疗设备等产品中。不过，由于印刷电路板加工工艺和覆铜层厚度的局限，单层铜箔所形成的绕组匝数和导流截面都十分有限，仅适合一些小功率低压DC/DC变换器的运用条件。对于要求绕组匝数较多(如:具有高电压输入的AC/DC)或要求较大电流密度的运用场合，只能通过多层的电路板的串、并来达到匝数和电流密度的要求，这样一来平面变压器就需要使用相当多层数的电路板来叠成，使平板变压器小、薄的结构特色荡然无存。同时，使绕组设计、电路板层间过线都形成了技术难度和制造成本飙升;过厚的绕组反而造成变压器漏磁升高、效率降低、噪声干扰等一系列的问题。由此可见，现有的板式平面变压器其实用性是相当局限的。如何在保持印刷板式平面变压器薄型化、低漏磁、高效率等诸多技术特色的条件下，有效解决上述行业亟待克服的技术难题。正是本项技术投入研发的技术背景。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提出了一种适用于。
[0004]—种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法，该方法具体包括以下步骤:
[0005]步骤一:在PCB板上开有两个平行排列的磁芯柱安装通孔；
[0006]步骤二:在PCB板上外边沿设有多个金属化孔焊盘；
[0007]步骤三:整板串联绕组的首、尾端均从PCB板的其中两个金属化孔焊盘引出；
[0008]步骤四:以双面覆铜基材走线，并形成围绕两个芯柱孔的四个绕组;每个芯柱孔边缘通过多个铜面走线过孔，使围绕于同一芯柱的覆铜走线形成绕向相同的“双层串联绕组”；使围绕于不同芯柱的两个“双层串联绕组”按绕向相反地进行串联即可构成双柱、四绕组串联的整板绕组。
[0009]步骤五:将多个步骤四得到的单层PCB板绕组线圈通过外边沿设有的多个金属化孔焊盘串接，得到适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈。
[0010]步骤六:在相邻PCB板之间设置绝缘层；
[0011]步骤七:在双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈的顶层和底层设置绝缘层。
[0012]所述的PCB板两个面按照投影轨迹进行走线。
[0013]有益效果:
[0014]1、本发明一改传统印刷电路板制作平面变压器单柱绕组的技术局限，在相同绕组载流密度的条件下，可获得单层板面两倍的绕线匝数和四倍的绕组电感量；
[0015]2、与单柱结构的板式绕组相比，在相同绕组匝数的条件下可成倍的减少板式绕组的总层数，大大降低了板式变压器的总厚度，是实现板式平面变压器薄型话的关键技术；
[0016]3、该技术创新推出的双柱间8字型串绕连接，于柱中心层间过线的绕组连接方法，使印刷电路线圈绕组的设计变得十分简单，使相同层数印刷电路线圈实现绕线匝数最大化；
[0017]4、该技术将印刷电路绕组设计为“双面绕组基础板”的标准化结构系列。依各种电源拓扑所要求的变压器参数选配相应磁芯和基础板，通过串、并绕组板层来获得所需绕组匝数和绕组电流，即可配组成各种不同类型和规格的变压器。一改传统电路板绕组只能专用的局限；同时，大大降低了印刷电路绕组制作的技术难度和较高的加工成本。使标准化基础板配组变压器的灵活工艺变成现实；
[0018]5、该印刷电路绕组基础板绕组涉及成双柱匝数均分的对称结构，保证了双柱间磁动势的平衡，使磁电电磁的规范和漏磁通的减少取得极好的效果；
[0019]6、与该项基础板配组变压器同时采用的绝缘隔离膜片可按不同抗电强度配叠绕组间绝缘、隔离物理层使高密度配组各种拓扑的隔离型AC/DC，DC/DC都成为了方便工艺和技术；
[0020]7、采用本项技术与传统和绕线制作高频变压器相比可直接省去占传统工艺绕线耗费约50%的加工成本，及无法保证和制作变压器的质量品质和工艺方式的局限性，也是传统高频变压器自动化生产的重要前提。
【附图说明】
[0021]图1为本发明PCB板正面结构示意图；
[0022]图2为本发明PCB板反面结构示意图；
[0023]图3为多层平面绕组线圈的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]—种适用于双柱磁芯结构的平面板式绕组线圈设计方法，该方法具体包括以下步骤:
[0025]步骤一:在PCB板上开有两个平行排列的磁芯柱安装通孔；
[0026]步骤二:在PCB板上外边沿设有多个金属化孔焊盘；
[0027]步骤三:整板串联绕组的首、尾端均从PCB板的其中两个金属化孔焊盘引出；
[0028]步骤四:以双面覆铜基材走线，并形成围绕两个芯柱孔的四个绕组;每个芯柱孔边缘通过多个铜面走线过孔，使围绕于同一芯柱的覆铜走线形成绕向相同的“双层串联绕组”；使围绕于不同芯柱的两个“双层串联绕组”按绕向相反地进行串联即可构成双柱、四绕组串联的整板绕组；
[0029]步骤五:将多个步骤四得到的单层PCB板串接，得到适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈；
[0030]步骤六:在相邻PCB板之间设置绝缘层；
[0031]步骤七:在双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈的顶层和底层设置绝缘层。
[0032]如图1、图2、图3所示，平面绕组线圈，包括一张PCB板，PCB板边上开有金属化孔焊盘I用于连接串联绕组覆铜走线的首、尾端，PCB板上开有两个安装通孔2用于安放磁芯，串联绕组覆铜走线3首端连接金属化孔焊盘中的其中一个焊盘，围绕其中第一安装通孔从外往内绕行多圈后，通过金属化过孔4引到PCB板反面开始围绕第一个安装通孔从内往外绕行多圈，到最外圈后再从外往内围绕第二个安装通孔从外往内绕行多圈；绕行完后通过金属化过孔引到PCB板正面开始围绕第二个安装通孔从内往外绕行多圈后，尾端接到PCB板边上开有金属化孔焊盘中的另一个焊盘;覆铜走线始端、尾端分别与PCB板边上开有金属化孔焊盘中的其中一个焊盘连接形成了一个PCB板平面绕组线圈5，将单层平面绕组线圈串接，得到适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈；在相邻PCB板之间设置绝缘层;最后在双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈的顶层和底层设置绝缘层6。
[0033]PCB板同一个平面内覆铜走线，两个安装通孔绕线方向相反;PCB板同一个安装孔的正反两个面的覆铜走线按照投影轨迹进行走线。
【主权项】
1.一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤: 步骤一:在PCB板上开有两个平行排列的磁芯柱安装通孔； 步骤二:在PCB板上外边沿设有多个金属化孔焊盘； 步骤三:整板串联绕组的首、尾端均从PCB板的其中两个金属化孔焊盘引出； 步骤四:以双面覆铜基材走线，并形成围绕两个芯柱孔的四个绕组;每个芯柱孔边缘通过铜面走线过孔，使围绕于同一芯柱的覆铜走线形成绕向相同的“双层串联绕组”；使围绕于不同芯柱的两个“双层串联绕组”按绕向相反地进行串联即可构成双柱、四绕组串联的整板绕组； 步骤五:将多个步骤四得到的单层PCB板绕组线圈通过外边沿设有的多个金属化孔焊盘串接，得到适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈； 步骤六:在相邻PCB板之间设置绝缘层； 步骤七:在双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈的顶层和底层设置绝缘层。2.根据权利要求1所述的一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法，其特征在于:步骤四中每个芯柱孔边缘通过多个铜面走线过孔。3.根据权利要求1所述的一种适用于双柱磁芯结构的多层平面绕组线圈设计方法，其特征在于:双面覆铜基材走线时，PCB板两个面按照投影轨迹进行走线;两个安装通孔绕线方向相反。
【文档编号】H01F41/04GK106067372SQ201610339284
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月20日 公开号201610339284.6, CN 106067372 A, CN 106067372A, CN 201610339284, CN-A-106067372, CN106067372 A, CN106067372A, CN201610339284, CN201610339284.6
【发明人】舒靖文, 宋衡, 王连根
【申请人】浙江求缺科技有限公司