本發(fā)明涉及一種適用于小功率電源適配器和充電器的變壓器，尤其涉及一種無傳統(tǒng)型骨架的板式層疊變壓器。

背景技術(shù)：

由于需求的旺盛和人們對(duì)電子產(chǎn)品的期望越來越高，電子產(chǎn)品的小型化多功能化受到更多商家的重視，同樣，對(duì)小功率電源適配器和充電器體積的小型化要求也越來越高。

現(xiàn)有技術(shù)中，研發(fā)人員的重點(diǎn)多放在如何減小所述適配器和充電器內(nèi)部電子元件的尺寸上，到目前為止，該研發(fā)思路收效不佳。而影響小功率電源適配器和充電器的體積大小，最重要的因素是其中的變壓器無法做小，現(xiàn)有的變壓器由骨架，磁芯，線包組成，線包占據(jù)整個(gè)變壓器體積的很大一部分，如果不使用線包，則整個(gè)體積會(huì)大大減小，變壓器也可以做得更薄,整個(gè)充電器體積會(huì)得更小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、成本低、效率高且符合國(guó)標(biāo)gb4943要求的板式變壓器及帶有該變壓器的適配器和充電器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的板式變壓器，其由分別設(shè)置在不同pcb板上的初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和反饋線圈構(gòu)成，所有pcb板上下疊置，相鄰兩層pcb板之間采用絕緣膠密封，其中，

次級(jí)線圈，采用三重絕緣線分別在頂層pcb板和底層pcb板上環(huán)繞對(duì)應(yīng)pcb板的幾何中心布設(shè)至少三圈繞線構(gòu)成頂層次級(jí)線圈和底層次級(jí)線圈，將頂層次級(jí)線圈和底層次級(jí)線圈采用飛線并聯(lián)且引出首端和尾端；

初級(jí)線圈，在頂層pcb板之下的多層pcb板上分別環(huán)繞對(duì)應(yīng)pcb板的幾何中心刻蝕出至少五圈銅箔導(dǎo)線，上一層中的銅箔導(dǎo)線的尾端通過設(shè)置在該pcb板上的導(dǎo)電通孔與下一層中的銅箔導(dǎo)線的首端相連接，依此類推將多層pcb板上的銅箔導(dǎo)線串聯(lián)起來構(gòu)成該初級(jí)線圈，初級(jí)線圈中第一層pcb板上的銅箔導(dǎo)線的首端和最后一層pcb板上的銅箔導(dǎo)線的尾端通過導(dǎo)線引出；

反饋線圈，初級(jí)線圈之下的至少一層pcb板上環(huán)繞該pcb板的幾何中心刻蝕出至少六圈銅箔導(dǎo)線，通過導(dǎo)電連線將該銅箔導(dǎo)線的首端和尾端引出；

在所有pcb板上開設(shè)一個(gè)環(huán)繞對(duì)應(yīng)pcb板幾何中心且內(nèi)徑小于對(duì)應(yīng)pcb板上的線圈內(nèi)徑的中央孔，將e型磁芯的中柱穿置于該中央孔內(nèi)。

所述初級(jí)線圈所占pcb板的層數(shù)為六層。

在所述初級(jí)線圈的第一層pcb板與頂層pcb板之間還設(shè)有一層抗共模干擾的第一屏蔽層，在所述反饋線圈所在的pcb板與底層pcb板之間也設(shè)有一層抗共模干擾的第二屏蔽層；在第一屏蔽層與第二屏蔽層上分別環(huán)繞該pcb板的幾何中心刻蝕出至少五圈銅箔導(dǎo)線，通過開設(shè)于對(duì)應(yīng)pcb板上的導(dǎo)電通孔將對(duì)應(yīng)銅箔導(dǎo)線的首端采用pin針引出。

在第一屏蔽層所在的pcb板與所述初級(jí)線圈的第一層pcb板之間還設(shè)有一層抗電磁干擾的全屏蔽層，該層上設(shè)有覆蓋該pcb板全部表面的銅箔。

所述的三重絕緣線的線徑為ф0.55。

所述初級(jí)線圈、反饋線圈和次級(jí)線圈所在pcb板上的繞線或銅箔導(dǎo)線(31)的形狀為圓形圈、矩形圈或橢圓形圈。

所述銅箔導(dǎo)線的寬度在0.4-0.6mm。

本發(fā)明的適用于小功率電源的適配器，其中將整流后直流電壓轉(zhuǎn)換為5v-20v直流電壓所用的變壓器為本發(fā)明的所述板式變壓器。

本發(fā)明的適用于小功率電源的充電器，其中將整流后直流電壓轉(zhuǎn)換為5v-20v直流電壓所用的變壓器為本發(fā)明的所述板式變壓器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用由若干層pcb板7做為承載初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、反饋線圈和抗共模信號(hào)干擾的支撐體，使得其具有如下優(yōu)點(diǎn)。其一，emi和共模干擾小，傳統(tǒng)繞線變壓器受繞線張力，線徑，自動(dòng)化設(shè)備或人工繞線等的影響，會(huì)導(dǎo)致分布不同的結(jié)電容，emi和共模干擾的干擾信號(hào)一致性差，不易控制，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，由于不采用漆包線繞制，相鄰pcb板7上的銅箔導(dǎo)線之間結(jié)電容較小，因此，其受到的共模干擾和emi干擾均小于傳統(tǒng)繞線變壓器。其二，變壓器溫度低，由于各pcb板7上的銅箔導(dǎo)線的寬度可以設(shè)計(jì)的寬些，相應(yīng)的散熱面積也增加，不會(huì)存在變壓器線包溫度過高的問題。其三，生產(chǎn)效率提高，本發(fā)明的變壓器取消了原來繞線工藝，直接用多層pcb板7構(gòu)成，磁芯采用快速裝配式，因此，其生產(chǎn)效率遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)變壓器的生產(chǎn)效率。本發(fā)明的體積可以做的很小，對(duì)充電器的小型化做出較大貢獻(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的板式變壓器外形示意圖。

圖2為圖1的爆炸示意圖。

圖3為將本發(fā)明的板式變壓器應(yīng)用于適配器和充電器中的電路原理圖。

附圖標(biāo)記如下：

初級(jí)線圈1、反饋線圈11、頂層次級(jí)線圈21、底層次級(jí)線圈22、銅箔導(dǎo)線31、三重絕緣線32、飛線33、首端41、尾端42、第一屏蔽層51、第二屏蔽層52、全屏蔽層6、pcb板7、頂層pcb板71、底層pcb板72、中央孔73、磁芯8、板式變壓器9。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的板式變壓器適用于小功率電源適配器和充電器，主要用于整流后將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟妷海缰绷?-20v等。

所述板式變壓器由初級(jí)線圈1、次級(jí)線圈和反饋線圈11構(gòu)成，在電路上，初級(jí)線圈1與反饋線圈11置于相同的一側(cè)，而次級(jí)線圈置于另一側(cè)。

如圖1、2所示，初級(jí)線圈1、次級(jí)線圈和反饋線圈11分別為繞制在平面pcb板7上的多圈線圈，每片pcb板7上開設(shè)有中央孔73，在該中央孔73中設(shè)有貫穿初級(jí)線圈1、次級(jí)線圈和反饋線圈11的柱形磁芯8。

設(shè)置在單片pcb板7上的多圈線圈均是在同一平面內(nèi)連續(xù)繞制(注：圖2中看到的各pcb板上的多圈線圈意在表示采用銅箔或三重絕緣線繞制成圈形，所以單片pcb板上所示的線圈未畫成連續(xù)的)，將每類線圈的輸入腳(也稱首端41)與輸出腳(也稱尾端42)抽頭引出，之后再將若干塊pcb板7疊置在一起，相鄰兩層pcb板7之間采用絕緣膠密封連接，其具體結(jié)構(gòu)分別如下：

1、次級(jí)線圈，分別為設(shè)在頂層pcb板71上頂層次級(jí)線圈21和底層pcb板72上的底層次級(jí)線圈22。

1)頂層次級(jí)線圈21

采用三重絕緣線32在頂層pcb板71的上表面上(也可在下表面上)環(huán)繞對(duì)應(yīng)的中央孔73至少繞制三圈并固定，繞制的線圈圖案，可以是圓形、矩形或橢圓形。本發(fā)明選用的三重絕緣線32的規(guī)格為ф0.55，線圈圖案的具體形狀、三重絕緣線32的粗細(xì)、相鄰兩圈之間的間隙以及繞制方向由所設(shè)計(jì)或需要的電感量和該次級(jí)線圈輸出電流方向而定。之后，再將該線圈的端腳引出，即將該三重絕緣線32的首端41引出作為圖3中次級(jí)線圈的“a”腳，尾端42引出作為圖3中次級(jí)線圈的“b”腳。

2)底層次級(jí)線圈22

同理，按上述方法在底層pcb板72的上表面上環(huán)繞其上的中央孔73繞制與頂層pcb板71上的線圈形狀、大小相同的線圈并引出該線圈的端腳。

3)采用電連接飛線33將頂層pcb板71和底層pcb板72上的兩個(gè)線圈的首端41并接在一起，同樣將該兩個(gè)線圈的尾端42并接在一起，由此，構(gòu)成本發(fā)明的次級(jí)線圈。

注釋：

三重絕緣線32(也稱三層絕緣線)，其是一種高性能絕緣導(dǎo)線，這種導(dǎo)線有三個(gè)絕緣層，中間是芯線，第一層是呈金黃色的聚胺薄膜，其厚度為幾個(gè)微米，卻可承受3kv的脈沖高壓，第二層為高絕緣性的噴漆涂層，第三層是透明的玻璃纖維層，絕緣層的總厚度僅為20-100um,其優(yōu)點(diǎn)是絕緣強(qiáng)度高，任意兩層之間均可承受交流3000v的安全電壓，電流密度大。

本發(fā)明中所述的“飛線33”是指排線由于受到空間限制，導(dǎo)致應(yīng)該相接的兩部分隔空設(shè)置，因此，采用較細(xì)的漆包線用烙鐵將兩部分隔空焊接相連。

2、初級(jí)線圈1，在頂層pcb板71之下的多層pcb板7上分別環(huán)繞對(duì)應(yīng)板上的中央孔73刻蝕出至少五圈銅箔導(dǎo)線31，上一層中的銅箔導(dǎo)線31的尾端42通過設(shè)置在該pcb板7上的導(dǎo)電通孔與下一層中的銅箔導(dǎo)線31的首端41相連接，依此類推將多層pcb板7上的銅箔導(dǎo)線31串聯(lián)起來構(gòu)成該初級(jí)線圈1。該初級(jí)線圈1中第一層pcb板7上銅箔導(dǎo)線31的首端41和最后一層pcb板7上銅箔導(dǎo)線31的尾端42通過導(dǎo)線引出。

本發(fā)明的初級(jí)線圈1所占pcb板7的層數(shù)優(yōu)選為六層，將該初級(jí)線圈1的首端41引出作為圖3中初級(jí)線圈1的“1”腳，其尾端42引出作為圖3中初級(jí)線圈1的“2”腳。

3、反饋線圈11，在初級(jí)線圈1之下的一層pcb板7上環(huán)繞該pcb板7上的中央孔73刻蝕出至少六圈銅箔導(dǎo)線31，通過導(dǎo)電連線將該銅箔導(dǎo)線31的首端41和尾端42引出。

該反饋線圈11的首端41和尾端42與初級(jí)線圈1的首端41和尾端42由同側(cè)引出，其首端41引出作為圖3中的“3”腳，尾端42引出作為圖3中的“4”腳。

4、為了防止共模電壓信號(hào)對(duì)該變壓器的干擾，在所述初級(jí)線圈1的第一層pcb板7與次級(jí)線圈的頂層pcb板71之間一層pcb板7上，設(shè)有一層抗共模干擾的第一屏蔽層51，在所述反饋線圈11所在的pcb板7與次級(jí)線圈的底層pcb板72之間的一層pcb板7上，設(shè)有另一層抗共模干擾的第二屏蔽層52。

第一屏蔽層51與第二屏蔽層52分別為環(huán)繞對(duì)應(yīng)的pcb板7上的中央孔73刻蝕出的至少五圈銅箔導(dǎo)線31，同樣，通過開設(shè)于該pcb板7上的導(dǎo)電通孔使用pin針將對(duì)應(yīng)銅箔導(dǎo)線31的首端41引出。該首端41引出后連接于圖3中的第“4”腳，尾端42懸空。5、為了防止其它電磁信號(hào)對(duì)該變壓器的干擾，在所述第一屏蔽層51所在的pcb板7與所述初級(jí)線圈1的第一層pcb板7之間的一層pcb板7上，設(shè)有一層抗電磁干擾的全屏蔽層6，所述全屏蔽層6即是該全屏蔽層6所在的pcb板7的至少一個(gè)表面(即正面和/或背面上)上由銅箔全部覆蓋。

所述第一屏蔽層51、第二屏蔽層52和全屏蔽層6介于初級(jí)和次級(jí)之間，主要起限制電磁干擾和共模電壓的作用，由于工作在高頻工作狀態(tài)，初次級(jí)之間耦合產(chǎn)生較大的電壓和電流尖峰，高頻的電流電壓尖峰會(huì)帶來共模干擾以及電磁干擾，為抑制由開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生的干擾，第一屏蔽層51隔離頂層次級(jí)線圈21與初級(jí)線圈1之間產(chǎn)生的干擾，第二屏蔽層52隔離底層次級(jí)線圈22與初級(jí)線圈1之間產(chǎn)生的干擾，，通過調(diào)節(jié)第一屏蔽層51、第二屏蔽層52的圈數(shù)可以調(diào)節(jié)初級(jí)線圈1與次級(jí)線圈之間的耦合強(qiáng)度，從而起到降低共模干擾幅值和降低電磁干擾的作用。全屏蔽層6采用pcb銅箔是為了加強(qiáng)限制頂層次級(jí)線圈21與初級(jí)線圈1之間產(chǎn)生的電磁干擾。

上述的銅箔導(dǎo)線31的寬度根據(jù)該變壓器的總體尺寸及輸出功率而定，本發(fā)明優(yōu)選為0.4-0.6mm。

將上述結(jié)構(gòu)的各線圈和屏蔽層固接在一起后即構(gòu)成本發(fā)明的板式變壓器。本發(fā)明中的所述磁芯8為雙e型磁芯8，也可以為e+i型磁芯8，型號(hào)為eed17.6，為提高能效和降低emc，綜合考量，將初級(jí)電感量設(shè)計(jì)為0.6mh。

本發(fā)明的板式變壓器，通過使用三重絕緣線32接于電源pcb的次級(jí)側(cè)，使初次級(jí)距離大于6.4mm(初次級(jí)之間由第一屏蔽層51、第二屏蔽層52、全屏蔽層6相隔),可以使初次級(jí)安全距離滿足國(guó)標(biāo)gb4943要求，。采用本發(fā)明的板式變壓器的適配器和充電器的平均能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到81％，滿足coc、doe能效六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)79％的標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明的適配器和充電器中安裝有本發(fā)明的板式變壓器9，其電路原理圖如圖

如圖3為應(yīng)用本發(fā)明板式變壓器的電路原理圖：

通過交流100-240v輸入，經(jīng)過f1保險(xiǎn)電阻，并通過bd1橋式整流得到直流電壓，并經(jīng)過電容c1、電容c2、電感l(wèi)1、電感l(wèi)2進(jìn)行抗電磁干擾(簡(jiǎn)稱emi)濾波，然后通過本發(fā)明的板式變壓器實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，最后通過電容c7、電容c8和整流管d4的二次整流、濾波，得到較平滑的直流5v輸出給手機(jī)或其它設(shè)備充電。

其中包含單片機(jī)u1通過控制q1(mos管)使初級(jí)能量傳遞到次級(jí)，并通過變壓器反饋繞組和r13、r12連接至單片機(jī)u1的“2”腳隨時(shí)監(jiān)控輸出電壓，從而調(diào)整輸出電壓，使其始終保證5v輸出。二極管d3、電阻r14和電容c4為u1提供工作電壓，電阻r1、電阻r2通過連接高壓，并降壓后給單片機(jī)u1提供啟動(dòng)電壓。電阻r3、電容c3、電阻r4和二極管d1可以減小初次級(jí)漏感導(dǎo)致的電壓尖峰。