專利名稱：一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器，具體涉及一種有效減小變壓器到電路板的輸出路徑，并減小交流損耗及直流損耗的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器。
背景技術(shù)：
在電源朝著高功率密度，高效率，低成本的方向發(fā)展的今天，磁性器件的設(shè)計(jì)變得越來越重要，其中功率變壓器的設(shè)計(jì)往往是關(guān)鍵。例如，圖1所示的傳統(tǒng)DC/DC (直流/直流)變換器的整體結(jié)構(gòu)中，其中的變壓器的二次側(cè)包括變壓器副邊繞組(101)，輸出整流器(102)，輸出濾波器(103)和負(fù)載端(104);變壓器的一次側(cè)則包括主級繞線(105)，開關(guān)元件(106)以及輸入端(107);現(xiàn)有技術(shù)的變壓器中，為了減小器件結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員試圖采取了各種方法解決，其中一種是提高電路開關(guān)頻率，當(dāng)提聞電路開關(guān)頻率時(shí)，可以有效地減小磁芯組件的體積。但是，但是聞頻化又對變壓器的繞組設(shè)計(jì)帶來了許多問題:高頻工作下的導(dǎo)線的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)會給變壓器繞組自身和繞組之間產(chǎn)生額外的損耗，而且在大電流輸出的場合尤其明顯。現(xiàn)有技術(shù)還提供一種變壓器的輸入輸出側(cè)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，變壓器的一次側(cè)連接主級繞組(201)和開關(guān)元件(202)，開關(guān)元件(202)的左側(cè)做為輸入端；變壓器的二次測連接副邊繞組(203 )、輸出的整流及濾波元件(204)，整流及濾波元件(204)的右側(cè)連接負(fù)載；其中，一般地，整流及濾波元件(204)包括整流器和濾波器，并且整流及濾波元件(204)被安裝在PCB(Printed Circuit Board,印制電路板,又稱印刷電路板)上,這樣就使變壓器的二次側(cè)副邊繞組(203)引線到整流器的距離較大且交流通路較長，而且二次側(cè)引線上的阻抗(ZP)(在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗；既寄生電感和電阻)在高頻大電流的場合會有很大的損耗，影響電路的可靠性及效率；同樣地，二次側(cè)副邊繞組(203)引線到濾波器的路徑也比較長，其上的直流損耗很大，而且占據(jù)了 PCB的大量空間，還是不能有效地減小變壓器的輸出路徑，減小損耗和變壓器器件的體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器，有效地減小變壓器的輸出路徑，減小交流損耗及直流損耗，減小變壓器器件的體積，提高電源的功率密度和效率。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括主級繞線和印刷電路板，還包括以多個導(dǎo)電片組成的次級繞線單元；所述導(dǎo)電片包括環(huán)形主體和設(shè)置于所述環(huán)形主體的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端;所述導(dǎo)電片的環(huán)形主體與所述主級繞線環(huán)繞在一起；所述導(dǎo)電片的輸出端直接卡接到所述印刷電路板。所述導(dǎo)電片的輸出端直接卡接到所述印刷電路板，并通過焊接固定。
較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片的所述輸出端包括第一端部和第二端部；所述第一端部與第二端部按上下相對的方式平行設(shè)置；所述第一端部與第二端部均包括頸部和插片部；所述印刷電路板上設(shè)置有與所述輸出端相匹配的多個插槽；所述插槽與所述輸出端直接相卡接，使所述導(dǎo)電片直接與所述印刷電路板相固定導(dǎo)通。較優(yōu)地，所述第一端部的頸部包括橫折部；所述橫折部的寬度大于所述插槽的寬度；當(dāng)所述輸出端與所述插槽卡接時(shí)，所述輸出端的插片部穿過所述插槽后，所述橫折部卡在所述插槽的外側(cè)，限定所述輸出端的卡接位置。較優(yōu)地，所述輸出端與所述插槽卡接固定后，還進(jìn)行焊接固定；當(dāng)所述輸出端與所述插槽卡接固定后,在所述輸出端與所述插槽相卡接的卡合處進(jìn)行焊接，使所述導(dǎo)電片固定在所述印刷電路板上。較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片的所述環(huán)形主體由匝或多匝環(huán)繞形金屬導(dǎo)體組成。較優(yōu)地，相鄰兩匝所述導(dǎo)電片的環(huán)形主體之間設(shè)置有絕緣層。較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片是銅片或者其他金屬導(dǎo)電片；較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片與所述主級繞線交錯式環(huán)繞在一起。較優(yōu)地，所述插片部上設(shè)置有聚熱孔；所述聚熱孔靠近所述輸出端與所述插槽相卡接的卡合處。較優(yōu)地，所述印刷電路板上設(shè)置有整流單元和濾波單元；所述濾波單元包括濾波電感和濾波電容；所述整流單元為貼片式整流元件。較優(yōu)地，在所述印刷電路板上還貼置銅片。較優(yōu)地，所述整流單元的整流元件上裝配有散熱器件。較優(yōu)地，所述印刷電路板為兩層板或多層電路板。較優(yōu)地，所述濾波電感被構(gòu)造成其繞組是所述印刷電路板上的印刷電路板導(dǎo)體走線形成的印刷電路板內(nèi)建繞組。所述印刷電路板內(nèi)建繞組是由一層或多層印刷電路板銅箔圖案化形成。較優(yōu)地，所述印刷電路板導(dǎo)體走線上加焊有金屬導(dǎo)體。所述濾波電感還包括外套磁芯，所述外套磁芯插裝在所述印刷電路板內(nèi)建繞組上。所述外套磁芯是UI型磁芯、UU型磁芯、EI型磁芯、EE型磁芯、PQ型磁芯或單體封閉磁環(huán)中的一種。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，還提供一種變壓器，用于與印刷電路板相連接，包括以多個導(dǎo)電片組成的次級繞線單元；所述導(dǎo)電片包括環(huán)形主體和設(shè)置于所述環(huán)形主體的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端;所述導(dǎo)電片的環(huán)形主體與所述主級繞線環(huán)繞在一起；所述導(dǎo)電片的輸出端直接卡接到所述印刷電路板。
較優(yōu)地，所述第一端部的頸部包括橫折部；所述橫折部的寬度大于所述插槽的寬度；當(dāng)所述輸出端與所述插槽卡接時(shí)，所述輸出端的插片部穿過所述插槽后，所述橫折部卡在所述插槽的外側(cè)，限定所述輸出端的卡接位置。較優(yōu)地，所述輸出端與所述插槽卡接固定后，還進(jìn)行焊接固定；當(dāng)所述輸出端與所述插槽卡接固定后，在所述輸出端與所述插槽卡接的末端進(jìn)行焊接，使所述導(dǎo)電片固定在所述印刷電路板上。較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片的所述環(huán)形主體由匝或多匝環(huán)繞形金屬導(dǎo)體組成。較優(yōu)地，相鄰兩匝所述導(dǎo)電片的環(huán)形主體之間設(shè)置有絕緣層。較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片是銅片或者其它金屬導(dǎo)電片；較優(yōu)地，所述主級繞線為單芯金屬導(dǎo)線或多芯金屬導(dǎo)線；所述導(dǎo)電片與所述主級繞線交錯式排布。較優(yōu)地，本發(fā)明的所述變壓器，還包括一磁芯組和多個卷線架；所述磁芯組設(shè)置有凸出端，所述卷線架為環(huán)形；所述卷線架上設(shè)置有卷線槽；所述主級繞線3纏繞在所述卷線槽內(nèi)；纏繞了所述主級繞線的卷線架套在所述磁芯組的凸出端上；所述絕緣層覆蓋整個所述導(dǎo)電片的環(huán)形主體；所述導(dǎo)電片通過其環(huán)形主體套在所述磁芯組的凸出端上，并且所述導(dǎo)電片夾套在每兩個所述卷線架之間，與所述主級繞線互相交錯排列。較優(yōu)地，本發(fā)明的所述變壓器，還包括卷線基座；所述卷線基座包括卷線筒；所述卷線筒的內(nèi)部為一貫穿通道；所述磁芯組的凸出端穿入所述貫穿通道內(nèi)；纏繞有所述主級繞線的所述卷線架套在所述卷線筒上；所述導(dǎo)電片也通過其環(huán)形主體套在所述卷線筒上，并且所述導(dǎo)電片夾套在每兩個所述卷線架之間，與所述主級繞線互相交錯排列。較優(yōu)地，所述變壓器的導(dǎo)電片的環(huán)形主體的內(nèi)側(cè)圓周上還設(shè)置有定位槽；所述卷線筒的外側(cè)圓周上設(shè)置有定位條。當(dāng)所述環(huán)形主體夾套在所述繞線槽內(nèi)時(shí)，所述定位槽與所述定位條相配合。較優(yōu)地，所述導(dǎo)電片的外形尺寸根據(jù)所述變壓器的工作頻率、輸出功率以及所述磁芯組的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器，提升了印刷電路板的空間利用率，縮短了變壓器二次側(cè)引線到輸出整流部分和濾波部分的距離，減小了交流損耗及直流損耗，減小變壓器器件的體積，提高了電源的功率密度和效率，同時(shí)提高了變壓器的散熱功能。


圖1為傳統(tǒng)DC/DC變壓器的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為傳統(tǒng)變壓器一次側(cè)，二次側(cè)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器的具體實(shí)施例的組裝示意圖；圖4為本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例的集成PCB的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例的導(dǎo)電片的結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例的導(dǎo)電片的輸出端的放大圖；圖7為本發(fā)明的變壓器的具體實(shí)施例的組裝示意圖；圖8為本發(fā)明的變壓器的卷線架和卷線基座的裝配示意圖；圖9為本發(fā)明的變壓器的卷線基座的部分立體結(jié)構(gòu)圖；圖10為本發(fā)明一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器的一應(yīng)用例的電路原理圖；圖11為本發(fā)明的印刷電路板內(nèi)建單匝繞組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明的印刷電路板內(nèi)建多匝繞組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明的加焊有金屬導(dǎo)體的印刷電路板內(nèi)建繞組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明的加焊有金屬導(dǎo)體的印刷電路板內(nèi)建繞組的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組和外套磁芯形成的濾波電感72的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組和Π型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組52和UU型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建多匝繞組和外套磁芯形成的濾波電感72的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建多匝繞組54和EI型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖20A為本發(fā)明的用于由印刷電路板內(nèi)建繞組形成的濾波電感72的EE型外套磁芯的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖20B為本發(fā)明的用于由印刷電路板內(nèi)建繞組形成的濾波電感72的PQ型外套磁芯的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中，300主級繞線；400次級繞線單元，4導(dǎo)電片:41導(dǎo)電片環(huán)形主體:411定位槽；42導(dǎo)電片輸出端:421第一端部，422第二端部，4211,4221 頸部，4212、4222 插片部，4213、4223 聚熱孔，4214 橫折部，4216、4226 卡槽；5印刷電路板，51插槽，52印刷電路板內(nèi)建單匝繞組，53印刷電路板導(dǎo)體走線，54印刷電路板內(nèi)建多匝繞組，55加焊的金屬導(dǎo)體，56,57外套磁芯，58EE型磁芯，59PQ型磁芯；541形成印刷電路板內(nèi)建多匝繞組的導(dǎo)體走線，561Π型磁芯的I形部分，562Π型磁芯的U形部分，563、564UU型磁芯的U形部分，57IEI型磁芯的I形部分，572EI型磁芯的E形部分，58U582EE型磁芯的E形部分；6卷線架，62繞線槽；601卷線基座，603貫穿通道，6012卷線筒，6013定位條；604磁芯組,605磁芯組凸出端；7濾波單元:71濾波電容，72濾波電感，73其它電子元件；8整流單元；9散熱器件；
700印刷電路板等效電路；800變壓器等效電路。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明基于原始文檔的排版處理方法及裝置的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是，應(yīng)當(dāng)說明的是，以下所描述的具體實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限定本發(fā)明的范圍。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括主級繞線300、次級繞線單元400 ；所述次級繞線單元400包括多個導(dǎo)電片4和印刷電路板5 ；所述導(dǎo)電片4包括環(huán)形主體41和設(shè)置于所述環(huán)形主體41的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端42 ；如圖4所示，所述印刷電路板5上設(shè)置有整流單元8和濾波單元7 ；本發(fā)明實(shí)施例的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電片輸出端42直接卡接到印刷電路板5上。這樣，既提升了印刷電路板的空間利用率，又縮短了變壓器二次側(cè)引線到輸出整流部分和濾波部分的距離，進(jìn)而減小了交流損耗及直流損耗，提高了電源的功率密度和效率。較佳地,如圖5所不,本實(shí)施例變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電片4的輸出端42包括第一端部421和第二端部422 ；第一端部421與第二端部422按上下相對的方式平行設(shè)置；有利于在變壓器處于高頻情況下，可以有效減少漏感，降低交流損耗。如圖6所示，所述第一端部421與第二端部422均包括頸部4211、4221和插片部4212,4222 ；如圖4所示，本實(shí)施例中的印刷電路板5上設(shè)置有可與輸出端42相匹配的多個插槽51 ；所述插槽51與所述導(dǎo)電片輸出端42直接相卡接，使所述導(dǎo)電片4直接與印刷電路板5相固定導(dǎo)通。較佳地，如圖6所示，所述第一端部421的頸部4211包括橫折部4214 ;所述橫折部4214的寬度大于所述插槽51的寬度；當(dāng)所述輸出端42與插槽51卡接時(shí)，輸出端42的插片部4212、4222穿過插槽51后，所述橫折部4214卡在所述插槽51的外側(cè)，以便限定所述輸出端42的卡接位置，使導(dǎo)電片4與印刷電路板5卡接時(shí),定位準(zhǔn)確,不會使輸出端42隨意地穿過插槽51而導(dǎo)致所述卡接容易松動。進(jìn)一步地，作為一種可實(shí)施方式，所述導(dǎo)電片4的輸出端42與所述印刷電路板5的插槽51卡接固定后，還進(jìn)行焊接固定；當(dāng)所述輸出端42與所述插槽51卡接固定后，輸出端42的末端既可以穿過插槽51后露在印刷電路板5的另一側(cè),也可以留在插槽51內(nèi)，較佳地,在所述輸出端42與所述插槽51相卡接的卡合處進(jìn)行焊接，使所述導(dǎo)電片4牢固地固定在所述印刷電路板5上。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，每片所述導(dǎo)電片4環(huán)形主體41可以由I匝或多匝環(huán)繞形金屬導(dǎo)體組成。
進(jìn)一步地，在相鄰兩匝所述導(dǎo)電片4的環(huán)形主體41之間設(shè)置有絕緣層，所述絕緣層可以是用絕緣膠帶將每匝所述導(dǎo)電片4的環(huán)形主體41進(jìn)行包裹，以避免環(huán)形主體41之間短路，同時(shí)所述絕緣層需采用耐高溫材質(zhì)。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電片4是銅片或者其他金屬導(dǎo)電片；更近一步地，如圖3所示，所述導(dǎo)電片4與所述主級繞線300交錯式排列，有效減小變壓器繞組的漏感和交流損耗。較佳地，如圖6所示，所述插片部4212、4222上設(shè)置有聚熱孔4213、4223 ;所述聚熱孔4213、4223靠近所述輸出端42與所述插槽51相卡接的卡合處；當(dāng)在所述輸出端42與插槽51的卡合處進(jìn)行焊接時(shí)，所述卡合處附近的所述聚熱孔4213、4223可以使焊料的在較長時(shí)間內(nèi)保持較高的溫度，更有利于焊料涂布均勻，使所述導(dǎo)電片4與所述印刷電路板5之間的固定更可靠。較佳地，如圖4所示，所述印刷電路板5上的濾波單元7包括濾波電感72和濾波電容71 ;所述印刷電路板5上整流單元8為貼片式的整流元件，這樣可以提升印刷電路板5的空間利用率。進(jìn)一步地，當(dāng)所述印刷電路板5上各元器件的電流及頻率較大時(shí)可以在所述印刷電路板5上貼置銅片，以增加電器元件之間的導(dǎo)通性能，進(jìn)而減小損耗；所述銅片的數(shù)量可以根據(jù)印刷電路板5的層數(shù)或所述電流及頻率的大小來確定。如圖4所示，所述印刷電路板5上，所述整流單元8的整流元件上裝配散熱器件8，從而更好地解決散熱問題，特別是解決電流較大時(shí)所述整流元件散熱問題。進(jìn)一步地，根據(jù)變壓器輸出功率的要求，所述印刷電路板5可以為兩層或多層電路板。印刷電路板5通常是一個載板，也可以是帶有絕緣層的鋁基板，或帶有絕緣層的諸如如銅之類的金屬載板，其主要作用為承載至少一部分變換器二次側(cè)的整流電路及濾波電路。例如該印刷電路板5至少承載二次側(cè)整流電路中的整流器件以及濾波電路中的濾波電感72，并且整流器件及濾波電感72通過該印刷電路板5進(jìn)行電氣連接。變換器二次側(cè)的整流電路可以是全波整流電路、倍流整流電路、全橋整流電路、半波整流電路等各種結(jié)構(gòu)的整流電路。其中的整流器件可以是如圖10中所示的二極管D1、D2，也可以是金屬氧化物場效應(yīng)管(M0SFET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)等開關(guān)器件。整流器件可以是貼片封裝，也可以是插裝的封裝，如以T0-220封裝安裝在電路板上。為了進(jìn)一步縮短變換器二次側(cè)引線與濾波電感72之間的路徑以及進(jìn)一步縮小濾波電感72的體積，本發(fā)明的濾波電感72被構(gòu)造成其繞組是印刷電路板5上的單匝或多匝印刷電路板導(dǎo)體走線，例如銅箔走線。圖11為本發(fā)明的印刷電路板內(nèi)建單匝繞組的結(jié)構(gòu)示意圖，其中印刷電路板5上除了設(shè)置有插槽51、印刷電路板導(dǎo)體走線53、諸如電阻、電容、整流元件、集成電路之類的電子元件73之外，本發(fā)明的印刷電路板5的一部分導(dǎo)體走線形成為單匝繞組52，例如由一層印刷電路板銅箔圖案化成的單匝繞組52。圖12為本發(fā)明的印刷電路板內(nèi)建多匝繞組的結(jié)構(gòu)示意圖，其中印刷電路板5上除了設(shè)置有插槽51、印刷電路板導(dǎo)體走線53、諸如電阻、電容、整流元件、集成電路之類的電子元件73之外，本發(fā)明的印刷電路板5的一部分導(dǎo)體走線形成為多匝繞組54，例如由一層或多層印刷電路板銅箔圖案化成的多匝繞組54，例如通過圖案化一層印刷電路板銅箔圖案來形成印刷電路板內(nèi)建多匝繞組的導(dǎo)體走線541。作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，也可以在印刷電路板上的走線上再加焊如銅之類的金屬導(dǎo)體來降低繞組的導(dǎo)通阻抗，以減小導(dǎo)通損耗。圖13為本發(fā)明的加焊有金屬導(dǎo)體的印刷電路板內(nèi)建繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖13中所示，平行于圖11所示的單匝繞組52的導(dǎo)體走線加焊了導(dǎo)體55，來降低繞組的導(dǎo)通阻抗，以減小導(dǎo)通損耗。圖14為本發(fā)明的加焊有金屬導(dǎo)體的印刷電路板內(nèi)建繞組的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為圖13沿剖面線AA向右看過去的視圖，其中印刷電路板5的一側(cè)上原本圖案化有單匝繞組52，印刷電路板5的另一側(cè)上加焊了導(dǎo)體55。其中，導(dǎo)體55也可以沿著單匝繞組52的圖案直接疊置在單匝繞組52上。作為另一個實(shí)施例，也可以將導(dǎo)體55沿著多匝繞組54的圖案直接疊置在多匝繞組54上。通過對繞組的導(dǎo)體走線加焊導(dǎo)體，降低了繞組導(dǎo)通時(shí)的阻抗與損耗。如果不在如圖11-圖14所描述的印刷電路板內(nèi)建繞組上插裝外套磁芯，這些印刷電路板內(nèi)建繞組本身就可以作為空心電感,可用于一定頻率的高頻濾波。為了提高電感量，可以在這些印刷電路板內(nèi)建繞組上插裝外套磁芯。圖15為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組和外套磁芯形成的濾波電感72的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是在圖11的基礎(chǔ)上，在單匝繞組52的外面插裝了外套磁芯56。圖16為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組和Π型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖16為圖15沿剖面線BB向右看過去的視圖，可以看到，圖15中所示的外套磁芯56可以是Π型磁芯，包括I形部分561和U形部分562，形成一個環(huán)繞單匝繞組52的環(huán)形磁芯。單匝繞組52和UI型外套磁芯56形成一個具有比空心單匝繞組52電感量更大的濾波電感72。圖15中所示的外套磁芯不限于Π型磁芯，即也可以是其它類型的磁芯。圖17為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建單匝繞組52和UU型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖17為圖15沿剖面線BB向右看過去的視圖，可以看到，圖15中所示的外套磁芯56也可以是UU型磁芯，包括U形部分563和U形部分564，形成一個環(huán)繞單匝繞組52的環(huán)形磁芯。單匝繞組52和UU型外套磁芯56形成一個具有比空心單匝繞組52電感量更大的濾波電感72。應(yīng)當(dāng)注意,無論是圖16中所示例的UI型磁芯，還是圖17中所示例的UU型磁芯，同樣也可以用于和印刷電路板內(nèi)建多匝繞組一起構(gòu)成具有比空心印刷電路板內(nèi)建多匝繞組電感量更大的濾波電感72。而且，具體到如圖11所示的開口形的印刷電路板形狀，外套磁芯也可以采用單體封閉磁環(huán)。對于印刷電路板內(nèi)建單匝或多匝繞組，還可以通過插裝更多類型的外套電感來形成具有比空心印刷電路板內(nèi)建繞組電感量更大的濾波電感72。圖18為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建多匝繞組和外套磁芯形成的濾波電感72的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖18是在圖12的基礎(chǔ)上，在多匝繞組54的外面插裝了外套磁芯57。應(yīng)當(dāng)明白，外套磁芯57的布置方式不限于圖18所示的方式，例如也可以是在圖18的平面上水平旋轉(zhuǎn)90度。圖19為本發(fā)明的由印刷電路板內(nèi)建多匝繞組54和EI型外套磁芯形成的濾波電感72的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖19為圖18沿剖面線CC向右看過去的視圖，可以看到，圖19中所示的外套磁芯57是EI型磁芯，包括I形部分571和E形部分572，形成一個環(huán)繞多匝繞組54的環(huán)形磁芯。多匝繞組54和EI型外套磁芯57形成一個具有比空心多匝繞組54電感量更大的濾波電感72。圖18中所示的外套磁芯不限于EI型磁芯，即也可以是其它類型的磁芯。圖20A為本發(fā)明的用于由印刷電路板內(nèi)建繞組形成的濾波電感72的EE型外套磁芯的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中，EE型外套磁芯58包括E形部分581和E形部分582，也可以形成一個環(huán)繞多匝繞組54的環(huán)形磁芯，從而形成一個具有較大電感量的濾波電感72。圖20B為本發(fā)明的用于由印刷電路板內(nèi)建繞組形成的濾波電感72的PQ型外套磁芯的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中PQ型外套磁芯的三維視圖類似于圖7中的磁芯組604，也可以形成一個環(huán)繞多匝繞組54的環(huán)形磁芯，從而形成一個具有較大電感量的濾波電感72。應(yīng)當(dāng)注意,無論是圖19中所示例的EI型磁芯,還是圖20A和圖20B中所示例的EE型磁芯PQ型磁芯，同樣也可以用于和印刷電路板內(nèi)建單匝繞組一起構(gòu)成具有比空心單匝繞組電感量更大的濾波電感72。如圖11-圖20A所示的由印刷電路板內(nèi)建繞組和外套磁芯形成的濾波電感能夠進(jìn)一步縮短變換器二次側(cè)引線與濾波電感的路徑以及進(jìn)一步縮小濾波電感的體積。本發(fā)明實(shí)施例的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其提升了印刷電路板的空間利用率，縮短了變壓器二次側(cè)引線到輸出整流部分和濾波部分的距離，進(jìn)而減小了交流損耗及直流損耗，提高了電源的功率密度和效率，同時(shí)提高了變壓器的散熱功能。實(shí)施例二:如圖7所示，本實(shí)施例的變壓器，用于與印刷電路板5相連接；其包括主級繞線300,多個導(dǎo)電片4和一對磁芯組604 ；作為一種實(shí)施方式，本發(fā)明的所述變壓器還包括多個卷線架6 ;所述卷線架6為環(huán)形；所述磁芯組604設(shè)置有凸出端605，應(yīng)當(dāng)說明的是，本實(shí)施例中，所述磁芯組604選擇為PQ型，但作為本發(fā)明的其它實(shí)施例的可選方案，變壓器所采用的磁芯組也可選用其它類型；所述卷線架6套在所述磁芯組604的凸出端605上；所述卷線架6上設(shè)置有卷線槽62 ;所述主級繞線300纏繞在所述卷線槽62內(nèi)；纏繞有所述主級繞線300的所述卷線架6套在所述磁芯組604的凸出端605上；所述導(dǎo)電片4也通過其環(huán)形主體41套在所述磁芯組604的凸出端605上，并且所述導(dǎo)電片4夾套在每兩個所述卷線架6之間，使其與所述主級繞線300互相交錯排列。進(jìn)一步地，當(dāng)所述導(dǎo)電片4通過其環(huán)形主體41套在所述磁芯組凸出端605上時(shí)，所述導(dǎo)電片4之間的絕緣層覆蓋整個所述導(dǎo)電片4的環(huán)形主體41，以避免所述導(dǎo)電片4的環(huán)形主體41與所述磁芯組凸出端605的直接接觸；同樣的，在具體應(yīng)用時(shí)，當(dāng)所述主級繞線300纏繞在所述卷線槽62內(nèi)后，也可以在暴露在表層的主級繞線300上增加絕緣層。如圖8所示，作為另一種實(shí)施方式，本發(fā)明的所述變壓器還可以配置卷線基座601 ;所述卷線基座601包括卷線筒6012 ;所述卷線筒6012的內(nèi)部為一貫穿通道603 ;所述磁芯組604的凸出端605穿入所述貫穿通道603內(nèi)；將纏繞有所述主級繞線300的卷線架6套在所述卷線筒6012上；所述導(dǎo)電片4也通過其環(huán)形主體41套在所述卷線筒6012上，并且所述導(dǎo)電片4夾套在每兩個所述卷線架6之間，與所述主級繞線300互相交錯排列；由此，通過使用卷線筒6012，可以先使所述導(dǎo)電片4和纏繞有所述主級繞線300的卷線架6相對可靠地組合在一起，然后再與卷線筒6012 —起套在所述磁芯組604的凸出端605上。較佳地，如圖5和圖9所示，當(dāng)本發(fā)明的所述變壓器采用卷線基座601時(shí)，所述導(dǎo)電片4的環(huán)形主體41的內(nèi)側(cè)圓周上還設(shè)置有定位槽411 ;所述卷線筒6012的外側(cè)圓周上設(shè)置有定位條6013 ;當(dāng)所述環(huán)形主體41夾套在所述繞線槽602內(nèi)時(shí)，所述定位槽411與所述定位條6013相配合,使所述導(dǎo)電片4定位準(zhǔn)確并相對固定。進(jìn)一步地，所述主級繞線300為單芯線或多芯線；導(dǎo)電片環(huán)形主體41為I匝或多匝；進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例的所述變壓器中，所述導(dǎo)電片4通過其輸出端42直接與印刷電路板5相卡接；更進(jìn)一步地，導(dǎo)電片4為銅片或者其它金屬片，并且導(dǎo)電片4的具體外形尺寸需要根據(jù)所述變壓器的工作頻率、輸出功率以及磁芯組604的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；所述導(dǎo)電片4其他方面的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例一中的描述相同，因此，在本實(shí)施例二中，不再 重復(fù)描述。下面結(jié)合實(shí)施例一和實(shí)施例二，進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器的具體應(yīng)用；如圖10，示出了一半橋型LLC串聯(lián)諧振電路的原理圖；所述電路的功率為750W，輸出電流為62.5A，工作頻率為70KHz ;其中，Zl, Z2, Z3表示引線上的阻抗；其中，電感LS、電容Cs、和變壓器的勵磁電感Lm構(gòu)成一個LLC諧振電路，兩個主開關(guān)SI和S2構(gòu)成半橋結(jié)構(gòu)，通過改變開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的恒定；輸出濾波單元包括輸出高頻電容CO，輸出電感LO和濾波電解電容Cl ;其中，印刷電路板等效電路700集成了輸出整流單元和濾波單元，與圖4中的印刷電路板5相對應(yīng)。變壓器等效電路800對應(yīng)于圖7中的主級繞線300，導(dǎo)電片4，卷線基座601和磁芯604 ;主級繞線300和導(dǎo)電片4按照交錯排布的方式安裝。其中，變壓器等效電路800的輸出端，直接連接到印刷電路板等效電路700，等效于導(dǎo)電片4的輸出端直接連接到印刷電路板5上，使得Z1，Z2和Z3的值變得很小，同時(shí)，由于整流單元和濾波單元均設(shè)置于印刷電路板上；因此，使輸出端的交流與直流損耗都比較低。本實(shí)施例的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及變壓器，將輸出整流電路及濾波電路集成在印刷電路板上，并采用小封裝的貼片器件作為整流器件，提升了電路板的空間利用率；同時(shí)，以導(dǎo)電片來取代傳統(tǒng)變壓器的二次側(cè)繞線線圈，增加了散熱功能，利用導(dǎo)電片的延伸端直接與印刷電路板相連，縮短了變壓器二次側(cè)引線到輸出整流管的距離即交流路徑，減小了交流損耗及直流損耗，減小了變壓器體積，提高電源的功率密度和效率。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型。
權(quán)利要求
1.一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括主級繞線(300)和印刷電路板(5)，其特征在于: 還包括以多個導(dǎo)電片(4)組成的次級繞線單元(400); 所述導(dǎo)電片(4)包括環(huán)形主體(41)和設(shè)置于所述環(huán)形主體(41)的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端(42)； 所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形 主體(41)與所述主級繞線(300)環(huán)繞在一起； 所述導(dǎo)電片(4)的輸出端(42)直接卡接到所述印刷電路板(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述導(dǎo)電片(4)的輸出端(42)直接卡接到所述印刷電路板(5)上，并通過焊接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述導(dǎo)電片(4)的所述輸出端(42)包括第一端部(421)和第二端部(422);所述第一端部(421)與所述第二端部(422)按上下相對的方式平行設(shè)置； 所述第一端部(421)與第二端部(422)均包括頸部(4211、4221)和插片部(4212、4222)； 所述印刷電路板(5)上設(shè)置有與所述輸出端(42)相匹配的多個插槽(51)； 所述插槽(51)與所述輸出端(42)直接相卡接，使所述導(dǎo)電片(4)直接與所述印刷電路板(5)相固定導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一端部(421)的頸部(4211)包括橫折部(4214);所述橫折部(4214)的寬度大于所述插槽(51)的寬度； 當(dāng)所述輸出端(42)與所述插槽(51)卡接時(shí)，所述輸出端(42)的插片部(4212、4222)穿過所述插槽(51)后，所述橫折部(4214)卡在所述插槽(51)的外側(cè)，限定所述輸出端(42)的卡接位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述輸出端(42)與所述插槽(51)卡接固定后，還進(jìn)行焊接固定； 當(dāng)所述輸出端(42)與所述插槽(51)卡接固定后，在所述輸出端(42)與所述插槽(51)相卡接的卡合處進(jìn)行焊接，使所述導(dǎo)電片(4)固定在所述印刷電路板(5)上。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1至5任一項(xiàng)所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)的所述環(huán)形主體(41)由I匝或多匝環(huán)繞形金屬導(dǎo)體組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰兩匝所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41)之間設(shè)置有絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)是銅片或者其他金屬導(dǎo)電片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)與所述主級繞線(300)交錯式排布在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述插片部(4212、4222)上設(shè)置聚熱孔(4213、4223);所述聚熱孔(4213、4223)靠近所述輸出端(42)與所述插槽(51)相卡接的卡合處。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述印刷電路板(5)上設(shè)置有整流單元(8)和濾波單元(7)； 所述濾波單元(7 )包括濾波電感(72)和濾波電容(71);所述整流單元(8)為貼片式整流元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述印刷電路板(5)上還貼置銅片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述整流單元(8)的整流元件上裝配有散熱器件(9)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述印刷電路板(5)為兩層板或多層電路板。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述濾波電感(72)被構(gòu)造成其繞組是所述印刷電路板(5)上的印刷電路板導(dǎo)體走線形成的印刷電路板內(nèi)建繞組。
16.根據(jù)權(quán)利要求 15所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述印刷電路板內(nèi)建繞組是由一層或多層印刷電路板銅箔圖案化形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述印刷電路板導(dǎo)體走線上加焊有金屬導(dǎo)體(55 )。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述濾波電感(72)還包括外套磁芯，所述外套磁芯插裝在所述印刷電路板內(nèi)建繞組上。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述外套磁芯是UI型磁芯、UU型磁芯、EI型磁芯、EE型磁芯、PQ型磁芯或單體封閉磁環(huán)中的一種。
20.一種變壓器，用于與印刷電路板(5)相連接，包括主級繞線(300)，其特征在于:還包括由多個導(dǎo)電片(4)組成的次級繞線單元(400)； 所述導(dǎo)電片(4)包括環(huán)形主體(41)和設(shè)置于所述環(huán)形主體(41)的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端(42)； 所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41)與所述主級繞線(300)環(huán)繞在一起； 所述導(dǎo)電片(4)的輸出端(42)直接卡接到所述印刷電路板(5)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的變壓器，其特征在于: 所述導(dǎo)電片(4)的所述輸出端(42)包括第一端部(421)和第二端部(422);所述第一端部(421)與所述第二端部(422)按上下相對的方式平行設(shè)置； 所述第一端部(421)與第二端部(422)均包括頸部(4211、4221)和插片部(4212、4222)； 所述印刷電路板(5)上設(shè)置有與所述輸出端(42)相匹配的多個插槽(51)； 所述插槽(51)與所述輸出端(42)直接相卡接，使所述導(dǎo)電片(4)直接與所述印刷電路板(5)相固定導(dǎo)通。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的變壓器，其特征在于:所述第一端部(421)的頸部(4211)包括橫折部(4214);所述橫折部(4214)的寬度大于所述插槽(51)的寬度； 當(dāng)所述輸出端(42)與所述插槽(51)卡接時(shí)，所述輸出端(42)的插片部(4212、4222)穿過所述插槽(51)后，所述橫折部(4214)卡在所述插槽(51)的外側(cè)，限定所述輸出端(42)的卡接位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的變壓器，其特征在于:所述輸出端(42)與所述插槽(51)卡接固定后，還進(jìn)行焊接固定； 當(dāng)所述輸出端(42 )與所述插槽(51)卡接固定后，在所述輸出端(42 )與所述插槽(51)相卡接的卡合處進(jìn)行焊接，使所述導(dǎo)電片(4)固定在所述印刷電路板(5)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的變壓器，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41)由I匝或多匝環(huán)繞形金屬導(dǎo)體組成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的變壓器，其特征在于:相鄰兩匝所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41)之間設(shè)置有絕緣層。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的變壓器，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)是銅片或者其它金屬導(dǎo)電片。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的變壓器，其特征在于:所述主級繞線(300)為單芯金屬導(dǎo)線或多芯金屬導(dǎo)線； 所述導(dǎo)電片(4)與所述主級繞線(300)交錯式排布在一起。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至27任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于: 還包括一磁芯組(604)和多個卷線架(6);所述磁芯組(604)設(shè)置有凸出端(605)，所述卷線架(6)為環(huán)形； 所述卷線架(6 )上設(shè)置有卷線槽(62 );所述主級繞線(300 )纏繞在所述卷線槽(62 )內(nèi)；纏繞了所述主級繞線(300)的卷線架(6)套在所述磁芯組(604)的凸出端(605)上； 所述絕緣層覆蓋整個所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41);所述導(dǎo)電片(4)通過其環(huán)形主體(41)套在所述磁芯組(604)的凸出端(605)上，并且所述導(dǎo)電片(4)夾套在每兩個所述卷線架(6)之間，與所述主級繞線(300)互相交錯排列。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的變壓器，其特征在于:還包括卷線基座(601);所述卷線基座(601)包括卷線筒(6012);所述卷線筒(6012)的內(nèi)部為一貫穿通道(603);所述磁芯組(604)的凸出端(605)穿入所述貫穿通道(603)內(nèi)； 纏繞有所述主級繞線(300)的所述卷線架(6)套在所述卷線筒(6012)上；所述導(dǎo)電片(4)也通過其環(huán)形主體(41)套在所述卷線筒(6012)上，并且所述導(dǎo)電片(4)夾套在每兩個所述卷線架(6)之間，與所述主級繞線(300)互相交錯排列。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的變壓器，其特征在于:所述環(huán)形主體(41)的內(nèi)側(cè)圓周上還設(shè)置有定位槽(411);所述卷線筒(6012)的外側(cè)圓周上設(shè)置有定位條(6013)； 當(dāng)所述環(huán)形主體(41)夾套在所述繞線槽(602 )內(nèi)時(shí)，所述定位槽(411)與所述定位條(6013)相配合。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的變壓器，其特征在于:所述導(dǎo)電片(4)的外形尺寸根據(jù)所述變壓器的工作頻率、輸出功率以及所述磁芯組(604)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括主級繞線(300)、印刷電路板(5)以及多個導(dǎo)電片(4)組成的次級繞線單元(400)；所述導(dǎo)電片(4)包括環(huán)形主體(41)和設(shè)置于所述環(huán)形主體(41)的外緣并向外側(cè)凸出的輸出端(42)；所述導(dǎo)電片(4)的環(huán)形主體(41)與所述主級繞線(300)交錯排布在一起；所述導(dǎo)電片(4)的輸出端(42)直接與所述印刷電路板(5)卡接；本發(fā)明還公開了一種變壓器，有效地減小了變壓器的輸出路徑，減小了交流損耗及直流損耗，減小了變壓器器件的體積，提高了電源的功率密度和效率。
文檔編號H01F27/30GK103137305SQ20121043533
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者吳洪洋, 王彬, 孫麗萍, 應(yīng)建平 申請人:臺達(dá)電子企業(yè)管理(上海)有限公司