電源裝置及其平面變壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電源裝置及其平面變壓器，所述平面變壓器包括一磁芯組及一變壓器電路板，所述磁芯組具有相對設置的上磁芯及下磁芯，所述變壓器電路板為多層印刷電路板，設置于所述上磁芯及下磁芯之間，所述變壓器電路板上設有第一及第二電感線圈、形成變壓器的初級繞組及次級繞組；所述第一電感線圈的一端連接所述初級繞組的一端，所述第二電感線圈的一端連接所述初級繞組的另一端，所述第一、第二電感線圈的另一端及所述初級繞組的另一端用于連接所述平面變壓器的外部電源，所述次級繞組的兩端輸出經(jīng)變壓器變壓后的電壓。所述平面變壓器具有EMI屏蔽功能。
【專利說明】
電源裝置及其平面變壓器
技術領域
[0001 ] 本實用新型涉及一種平面變壓器，尤其涉及一種具有電磁干擾(Electromagnetic InterferenCe，EMI)屏蔽功能的平面變壓器及具有該平面變壓器的電源裝置。
【背景技術】
[0002] 變壓器是一種常用的電子元件，主要用于電源供應器或電源轉(zhuǎn)換電路中以提升或 降低電路上的電壓。隨著電子產(chǎn)品朝向小型化、輕薄化、高功率等的發(fā)展趨勢下，為適應電 子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，變壓器也需朝體積小、輕薄化發(fā)展，平面變壓器因與常規(guī)變壓器相比， 顯著降低磁性器件的高度、減小磁性器件的體積和重量、提高磁性器件的功率密度，更適用 于具有輕薄要求的電源裝置。但是，現(xiàn)有的平面變壓器容易產(chǎn)生電磁干擾，尤其在高頻的使 用下，電磁干擾的情形更是嚴重，使得電子產(chǎn)品的性能下降。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 有鑒于此，有必要提供一種能夠降低EMI的平面變壓器及使用該平面變壓器的電 源裝置。
[0004] 本實用新型的實施例提供一種平面變壓器，包括：
[0005] -磁芯組，具有相對設置的上磁芯及下磁芯；
[0006] -變壓器電路板，所述變壓器電路板為多層印刷電路板，設置于所述上磁芯及下 磁芯之間，所述變壓器電路板上設有第一及第二電感線圈、形成變壓器的初級繞組及次級 繞組;所述第一電感線圈及第二電感線圈形成共模電感，所述變壓器的初級繞組與所述第 一及第二電感線圈連接形成差模電感，所述次級繞組輸出經(jīng)變壓器變壓后的電壓。
[0007] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一電感線圈的一端連接所述初級繞組的一端，所述第 二電感線圈的一端連接所述初級繞組的另一端，所述第一、第二電感線圈的另一端及所述 初級繞組的另一端用于連接所述平面變壓器的外部電源。
[0008] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一及第二電感線圈、變壓器的初級繞組及次級繞組為 印制于變壓器電路板上的線圈狀的銅箱。
[0009] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一及第二電感線圈、變壓器的初級繞組及次級繞組為 印制于變壓器電路板的不同層上的銅箱。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述第一及第二電感線圈的匝數(shù)和相位相同形成共模電感。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，所述變壓器的初級繞組在電路板上的走線形成用于消除所述 平面變壓器開關頻率噪音的第一及第二虛擬電容，第一虛擬電容連接于變壓器初級繞組兩 端，第二虛擬電容連接于變壓器初級繞組的一端及第二電感線圈的一端之間。
[0012] 本實用新型實施例還提供一種電源裝置，包括如上任一項所述的平面變壓器。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述電源裝置包括一主電路板，所述變壓器電路板為所述主 電路板的一部分;或
[0014] 所述變壓器電路板與所述主電路板為分離的電路板，包括所述變壓器電路板的所 述平面變壓器安裝于所述主電路板上。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述電源裝置包括整流電路，所述整流電路包括第一、第二二 極管及第一和第二電容，所述第一電感線圈的一端連接所述初級繞組的一端，所述第二電 感線圈的一端連接所述初級繞組的另一端，所述第一二極管的陽極連接外部電源，所述第 一二極管的陰極通過第一電容及第二電容連接第二電感線圈的另一端，所述變壓器初級繞 組的另一端連接所述第一電容及第二電容的連接節(jié)點及外部電源，所述第二二極管的陰極 連接第一二極管的陽極，所述第二二極管的陽極連接所述變壓器初級繞組的另一端。
[0016] 作為一種優(yōu)選方案，所述電源裝置還包括一諧振電路，所述諧振電路包括第一 MOS 管及第二MOS管，所述第一 MOS管連接于變壓器初級繞組的兩端，所述第二MOS管連接于初級 繞組的另一端與地之間。
[0017] 本實用新型實施例所示的平面變壓器采用一個平面變壓器磁芯作為磁體，在一個 平面變壓器里面集成了共模電感、差模電感和開關頻率噪音濾除電路，抑制EMI，避免了在 高頻使用下精密的電子器件受到EMI干擾。
【附圖說明】
[0018] 附圖中：
[0019] 圖1示出本實用新型實施方式的電源裝置的立體圖。
[0020]圖2示出本實用新型實施方式的電源裝置的立體分解圖。
[0021]圖3示出圖1所示電源裝置的電路原理圖。
[0022]主要元件符號說明

[0024] 如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進一步說明本實用新型。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍?？梢岳斫猓綀D僅提供參考與說 明用，并非用來對本實用新型加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為便于清晰描述，而并不 限定比例關系。
[0026]需要說明的是，當一個組件被認為是"連接"另一個組件，它可以是直接連接到另 一個組件或者可能同時存在居中組件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術 語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的 說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。 [0027] 請參考圖1及圖2,本實用新型電源裝置100的實施例包括一主電路板30及一平面 變壓器10。
[0028] 所述平面變壓器10包括上磁芯12、下磁芯14和一變壓器電路板16,所述上磁芯12 包括一個鐵氧體材料制成的四邊形平板(圖未示），圍繞所述四邊形平板的四邊設有四個厚 度材質(zhì)相同的三角形平板122和一個母板123。四邊形平板和三角形平板122通過拼接粘貼 在母板123上形成一個方形或矩形的上磁芯12。四個三角形平板122兩兩相接觸的地方留有 間隙125,使所述三角形平板122之間互相不觸碰，且三角形平板122與四邊形平板之間也有 間隙。
[0029] 所述變壓器的下磁芯14為一個整體結(jié)構(gòu)，形狀與上磁芯12形狀一致，為方形或矩 形。所述下磁芯14可通過模具澆鑄而成或通過數(shù)控加工形成。所述下磁芯14上有一環(huán)形槽 142;環(huán)形槽142中央有一個凸起的圓形柱144,在圓形柱144的側(cè)壁上設有兩個凹槽146。下 磁芯14的四邊對稱設置有四個缺口 147。其形成的結(jié)構(gòu)類似于公路上十字路口的環(huán)島設計。 四邊對稱的四個缺口 147的作用是為了定位上下磁芯12、14及變壓器電路板16的位置。
[0030]請一并參閱圖3,所述變壓器電路板16為多層印刷電路板，所述變壓器電路板16與 所述下磁芯14的環(huán)島設計的形狀對應成圓環(huán)形，其中部設有一貫穿變壓器電路板16的通孔 162,所述變壓器電路板16的外緣向外延伸出四個與所述下磁芯14的四個缺口 147對應的延 伸部164。所述變壓器電路板16上設有第一電感線圈Tb、第二電感線圈Tc及用以形成變壓器 的初級繞組及次級繞組Ta、TcU第一、第二電感線圈Tb、Tc及初級繞組及次級繞組Ta、Td由印 制在所述變壓器電路板16不同層上的銅箱繞所述通孔162成環(huán)形線圈狀繞置而成。第一、第 二電感線圈Tb、Tc及變壓器的初級繞組Ta之間通過設置于變壓器電路板16上的銅箱走線 或/及過孔(via)形成相應的電連接。所述通孔162的內(nèi)壁上向通孔中央凸設兩個與所述圓 形柱144上的兩個凹槽146配合的凸塊166。其他實施方式中，每一形成第一、第二電感線圈 Tb、Tc及變壓器的初級繞組及次級繞組Ta、Td的銅箱也可分別形成于變壓器電路板16的不 同層上。
[0031] 所述變壓器電路板16設置于上、下磁芯12、14之間，裝配時，先將下磁芯14的圓形 柱144插入變壓器電路板16的通孔162中，并使凸塊166卡人凹槽146,然后再將上磁芯12蓋 在下磁芯14上，可使用點膠的方式將上、下磁芯12、14相互粘合。本實用新型實施例中的平 面變壓器10中，上下磁芯12、14作為磁體，變壓器電路板16上的第一、第二線圈Tb、Tc及變壓 器的初級及次級繞組Ta、Td均繞置于該磁體上。
[0032]本實施方式中，所述平面變壓器電路板16作為所述電源裝置100的主電路板30的 一部分，將變壓器的初級繞組及次級繞組Ta、Td印刷在主電路板30用于安裝平面變壓器10 的區(qū)域上，然后再將上下磁芯12、14裝在主電路板30上形成一個平面變壓器。所述平面變壓 器10的其中至少一個延伸部164用于與主電路板30連接。其他實施方式中，所述平面變壓器 電路板16可與所述主電路板30為分離的兩個獨立的電路板，將平面變壓器制作好之后，再 通過如SMT焊接的方式將所述平面變壓器安裝到主電路板30上的變壓器安裝位置。
[0033]所述第一電感線圈Tb、第二電感線圈Tc及變壓器的初級繞組及次級繞組Ta、Td在 所述變壓器電路板16上按如圖3所示的電路進行布設，所述第一電感線圈Tb的一端連接所 述初級繞組Ta的一端，所述第二電感線圈Tc的一端連接所述初級繞組Ta的另一端，所述第 一、第二電感線圈Tb、Tc的另一端及所述初級繞組Ta的另一端用于連接所述平面變壓器10 的外部電源，所述次級繞組Td的兩端輸出經(jīng)所述平面變壓器10變壓后的電壓。所述變壓器 電路板16上所述第一及第二電感線圈Tb、Tc的匝數(shù)和相位相同形成共模電感。
[0034]所述電源裝置的主電路板30上還設有整流電路35及諧振電路(LLC電路）37。所述 整流電路35用于將電源裝置電源端32、34接收的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。所述整流電路35包 括第一、第二二極管Dl、D2及第一、第二電容Cl、C2,所述第一二極管Dl的陽極連接外部電 源，所述第一二極管Dl的陰極通過第一電容Cl及第二電容C2連接第二電感線圈Tc的另一 端，所述變壓器初級繞組Ta的另一端連接所述第一電容Cl及第二電容C2的連接節(jié)點及外部 電源，所述第二二極管D2的陰極連接第一二極管Dl的陽極，所述第二二極管D2的陽極連接 所述變壓器初級繞組Ta的另一端。
[0035]本領域技術人員可以理解，其他實施方式中，所述電源裝置100還可以進一步包括 DC/DC電路，所述DC/DC電路可連接于所述整流電路35及所述平面變壓器10之間，用于指將 所述整流電路35整流之后的直流高壓變換成直流低壓以輸入至平面變壓器10。
[0036] 所述諧振電路37包括第一 MOS管Ql及第二MOS管Q2,所述第一 MOS管Ql連接于變壓 器初級繞組Ta的兩端，所述第二MOS管Q2連接于初級繞組Ta的另一端與地之間，通過控制第 一及第二MOS管Ql及Q2的開關頻率來實現(xiàn)平面變壓器10輸出電壓的恒定。形成所述平面變 壓器初級繞組Ta的銅箱在平面變壓器電路板16上的走線還形成第一及第二虛擬電容Crl 和Cr2,第一虛擬電容Crl連接于變壓器初級繞組兩端，第二虛擬電容Cr2連接于變壓器初級 繞組Ta的一端及第二電感線圈Tc的一端之間，所述第一及第二虛擬電容Crl和Cr2組成開 關頻率噪音濾除電路39用于所述平面變壓器10開關頻率的噪音消除。所述平面變壓器10裝 設于主電路板30上時與所述整流電路35及諧振電路(LLC電路)37共同作用以對接入的電源 電壓進行升壓或降壓處理并提供給后續(xù)的用電器件。所述第一及第二MOS管Ql及Q2未集成 于所述平面變壓器10的內(nèi)部，其是設置于主電路板30上。
[0037]所述第一電感線圈Tb及第二電感線圈Tc繞在平面變壓器10的上磁芯12及下磁芯 14上，匝數(shù)和相位都相同形成共模電感。這樣，當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流 在同相位繞制的第一及第二電感線圈Tb、Tc中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號 電流主要受線圈電阻的影響；當有共模電流流經(jīng)所述共模電感時，由于共模電流的同向性， 會在第一及第二電感線圈Tb、Tc內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻 抗，產(chǎn)生較強的阻尼效果，以此衰減共模電流，達到濾波的目的。而且所述共模電感還可以 使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該共模電感既可以抑制外部的EMI信號傳 入，又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強度。
[0038]所述變壓器的初級繞組Ta連接于整流電路和DC/DC電路，形成差模電感，也就是 說，所述平面變壓器10中還集成有差模電感，所述差模電感復用了平面變壓器中的初級繞 組Ta。所述差模電感可將差模干擾噪聲濾除，使噪聲不能加到后面的電路中，達到抑制差模 干擾噪聲的目的。
[0039] 本實用新型實施例所示的平面變壓器采用一個平面變壓器磁芯作為磁體，在一個 平面變壓器里面集成了共模電感、差模電感和開關頻率噪音濾除電路，抑制EMI，改善電磁 輻射干擾，避免了變壓器在高頻使用下使精密的電子器件受到干擾，所述平面變壓器節(jié)約 了系統(tǒng)成本和空間，更適用于具有輕薄要求的電源裝置中。
[0040] 本實用新型中，術語"第一"、"第二"僅用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示 相對重要性，因此，不能理解為對實用新型的限制。
[0041 ]在本說明書的描述中，術語"本實施方式"、"其他實施方式"等的描述意指結(jié)合該 實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點包含于本實用新型的至少一個實施例或 示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或?qū)嵗?。?且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的 方式結(jié)合。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種平面變壓器，包括： 一磁芯組，具有相對設置的上磁芯及下磁芯； 一變壓器電路板，所述變壓器電路板為多層印刷電路板，設置于所述上磁芯及下磁芯 之間，所述變壓器電路板上設有第一及第二電感線圈、形成變壓器的初級繞組及次級繞組； 所述第一電感線圈及第二電感線圈形成共模電感，所述變壓器的初級繞組與所述第一及第 二電感線圈連接形成差模電感，所述次級繞組輸出經(jīng)變壓器變壓后的電壓。2. 如權利要求1所述的平面變壓器，其特征在于，所述第一電感線圈的一端連接所述初 級繞組的一端，所述第二電感線圈的一端連接所述初級繞組的另一端，所述第一、第二電感 線圈的另一端及所述初級繞組的另一端用于連接所述平面變壓器的外部電源。3. 如權利要求1所述的平面變壓器，其特征在于，所述第一及第二電感線圈、變壓器的 初級繞組及次級繞組為印制于變壓器電路板上的線圈狀的銅箱。4. 如權利要求1所述的平面變壓器，其特征在于，所述第一及第二電感線圈、變壓器的 初級繞組及次級繞組為印制于變壓器電路板的不同層上的銅箱。5. 如權利要求1所述的平面變壓器，其特征在于，所述第一及第二電感線圈的匝數(shù)和相 位相同形成共模電感。6. 如權利要求2所述的平面變壓器，其特征在于，所述變壓器的初級繞組在電路板上的 走線形成用于消除所述平面變壓器開關頻率噪音的第一及第二虛擬電容，第一虛擬電容連 接于變壓器初級繞組兩端，第二虛擬電容連接于變壓器初級繞組的一端及第二電感線圈的 一端之間。7. -種電源裝置，包括如權利要求1-6項任一項所述的平面變壓器。8. 如權利要求7所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置包括一主電路板，所述變 壓器電路板為所述主電路板的一部分;或 所述變壓器電路板與所述主電路板為分離的電路板，包括所述變壓器電路板的所述平 面變壓器安裝于所述主電路板上。9. 如權利要求8所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置包括整流電路，所述整流 電路包括第一、第二二極管及第一和第二電容，所述第一電感線圈的一端連接所述初級繞 組的一端，所述第二電感線圈的一端連接所述初級繞組的另一端，所述第一二極管的陽極 連接外部電源，所述第一二極管的陰極通過第一電容及第二電容連接第二電感線圈的另一 端，所述變壓器初級繞組的另一端連接所述第一電容及第二電容的連接節(jié)點及外部電源， 所述第二二極管的陰極連接第一二極管的陽極，所述第二二極管的陽極連接所述變壓器初 級繞組的另一端。10. 如權利要求9所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括一諧振電路，所述 諧振電路包括第一 MOS管及第二MOS管，所述第一 MOS管連接于變壓器初級繞組的兩端，所述 第二MOS管連接于初級繞組的另一端與地之間。
【文檔編號】H01F30/06GK205487708SQ201620222862
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】謝春華, 劉建飛, 蔡廣金
【申請人】深圳市京泉華科技股份有限公司