Импульсный трансформатор малой мощности

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, в частности, к высокочастотным трансформаторам малой мощности, используемым в диапазоне рабочих частот свыше 100 кГц для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов размахом в единицы вольт, и может использоваться в источниках вторичного электропитания.
Известно устройство для охлаждения и экранирования моточного узла (патент на полезную модель RU №65287, МПК: H01F 27/08, приоритет от 20.02.2007), которое содержит моточный узел, включающий тороидальный сердечник с обмоткой, и электроизоляционную нетеплопроводную подставку, прилегающую к внешней торцевой поверхности обмотки. Данная подставка должна иметь толщину, определяемую диэлектрическими свойствами материала прокладки и требуемой величиной пробивного напряжения.
Наличие подставки увеличивает высоту изделия в сборе. Использование провода для намотки не обеспечивает повторяемость характеристик при серийном производстве.
Известен модуль электропитания (патент на полезную модель RU №19247, МПК: Н05К 07/00, приоритет от 28.03.2001), в котором тепловыделяющие электрические элементы, в том числе и трансформаторы, размещенные между печатной платой и металлическим основанием, установлены через изоляционную прокладку на металлическом основании.
Недостатком такого решения является сам факт наличия изоляционной прокладки и двух слоев клея, которые фиксируют трансформатор и основание модуля относительно изоляционной прокладки, что приводит к увеличению высоты изделия.
Известно устройство охлаждения индуктивного элемента (патент на изобретение №2515505, МПК H01F 27/08, приоритет от 16.10.2012), в котором один из вариантов индуктивного элемента, выполнен из ферритового сердечника конфигурации RM и набора печатных плат и отделяется от электропроводной теплопроводной поверхности теплопроводным диэлектрическим листом. В этом случае изоляционные свойства моточного провода заменяются на заведомо лучшие изоляционные свойства материала печатной платы.
Наличие диэлектрической прокладки увеличивает габариты изделия в сборе, так как трансформатор имеет две части, выступающие за печатную плату с обмотками и, по крайней мере, одну из частей требуется изолировать
Данное решение наиболее близко к заявляемому техническому решению и поэтому принято за прототип.
Задачами изобретения являются: обеспечение пробивного напряжения более 1500 В; автоматизация процесса установки магнитопровода; уменьшение габаритов импульсного трансформатора малой мощности и повторяемость характеристик при серийном производстве.
Указанный технический результат достигается тем, что импульсный трансформатор малой мощности включает магнитопровод, обмотки, изолятор обмоток, изолятор магнитопровода; при этом изолятор обмоток и магнитопровода выполнен в виде печатной платы, выполненной из диэлектрика, а магнитопровод расположен в глухом отверстии печатной платы.
Возможен вариант, в котором магнитопровод выполнен в виде размещенного в глухом отверстии печатной платы стержня.
Возможен вариант, в котором магнитопровод выполнен в виде размещенного в глухом отверстии печатной платы стержня, имеющего с одной стороны головку - утолщение произвольной формы на конце стержня. В общем случае, форма стержня также может быть произвольной - круглой, прямоугольной и т.п.
Сущность заявленной полезной модели заключается в использовании диэлектрического материала печатной платы для изоляции торца магнитопровода трансформатора от контактов с внешней средой.
Сущность заявленного технического решения поясняется на фигуре, где приведено схематичное изображение поперечного сечения трансформатора. Предлагаемый трансформатор может иметь различные конструкции магнитопровода и обмоток, что определяется характеристиками рабочих импульсов и конструкцией изделия. В виде примера далее приведено описание импульсного трансформатора малой мощности для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов размахом в единицы вольт.
Основой трансформатора служит многослойная печатная плата 1, содержащая плоские витки 2 первичной и вторичной обмоток трансформатора, выполненные любым известным способом, учитывающим, в том числе характеристики рабочих импульсов и конструкцию изделия.
Магнитопровод 3 выполнен незамкнутым и включает стержень 3а и головку 3б, выполненные как единое целое или в виде разных деталей, образующих неразъемное механическое соединение. Стержень 3а размещен в глухом отверстии 4 печатной платы 1, где при необходимости фиксируется, например, при помощи клея 5. Головка 3б располагается над глухим отверстием 4 и может выступать за его края. Головка служит для снижения магнитного сопротивления сердечника и ее габариты определяются характеристиками рабочих импульсов и конструкцией изделия.
Такое решение трансформатора позволяет уменьшить габариты трансформатора и повысить электрическую прочность изоляции между сердечником трансформатора и его обмотками.
В печатной плате 1 выполняется глухое отверстие 4, в которое может автоматически заливаться клей 5 и автоматически вставляться стержень 3а магнитопровода 3.
Такое решение трансформатора позволяет автоматизировать процесс его сборки.
В некоторых случаях, для передачи через изоляционный барьер наносекундных импульсов небольшого размаха магнитопровод может отсутствовать.