[发明专利]变压器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及接口技术领域。已经知道接口技术中包含诸 如用于测量控制和调节技术的模块化转换器这样的电子元器件，尤其 是隔离放大器。这样的隔离放大器可以用于标准常规信号的电流隔 断、转换、放大和滤波并且用于匹配模拟信号。这些隔离放大器在输 入、输出和馈电电路方面在电流上是彼此隔断的。这一隔断防止了不 同的传感器电路和致动器电路因为由不同电路的接地造成的接地环 路的干扰而相互影响。

背景技术

电流隔断是由功率转换中使用的感应无源元器件实现的。变压 器是电子工程中一种重要的无源元器件。借助变压器，可以提升或降 低AC电压。如本例中那样，如果变压器并非用于功率转换，而是用 于模拟信息传递，则变压器的恰当称谓是耦合变压器。也有可能将变 压器既用于功率转换也用于信号传递。这两种电子元器件都按照相同 的感应元器件原理操作。隔离放大器的电子元器件，包括变压器，通 常安装在电路板上；可以将该电路板安放在绝缘材料的外壳内并且可 以配备有螺旋、插入式或弹簧线夹端子。可以按照EN 50022将绝缘 材料外壳夹持到承载轨道上，并且这样安装在例如开关机箱中。不过 开关机箱中的总可用空间是有限的。由于这一限制，就存在着使电子 元器件(包括绝缘材料外壳)的总尺寸最小和更加经济地制造它们的 研发要求。

从现有技术中可以充分地了解配备有一个或多个无源变压器的 隔离放大器，例如，从Phoenix Contact GmbH & Co.KG的产品目录 《Signal converter interface 2002》(TNR 5123474/04.01.02-00) 和《new product catalog 2004》(TNR 5154139/04.15.04-00)中 就可以找到这样的隔离放大器。

这样的隔离放大器由多个电子元器件组成。这些电子元器件之 一是用于实现信息信号的电流隔断的变压器。如果不存在载流子从一 个电路流入另一个直接相邻电路的路径，则称这两个电路是电流隔断 的。电流隔断电路之间的信息交换可以经由变压器实现。变压器由例 如软磁材料的环形芯构成，该环形芯缠绕有至少两匝绝缘导线。困难 的是例如如何将变压器快速、经济并且以节省空间的方式安装在隔离 放大器的电路板上。因此在电路板上安装变压器对安装技术设立了较 高的要求。为了安装变压器，使用了SMD安装技术(SMD＝表面安装装 置)，其中借助吸管把持要安装的元器件并且将其安装在电路板的表 面上，EP1104931A2提出了使用经过改造的环形芯，该环形芯在其较 窄的外侧上具有形成接触表面的两个表面区域，这些区域起到将环形 芯放在载体板上并且将其安装在上面的作用。可以继而将载体板安装 在电路板上。DE3834590A1介绍了类似的情况。这些结构布置的缺点 在于，由电路板、载体板和安放在上面的变压器造成的总高度并不适 合于减小隔离放大器的总宽度。

DE20309843U1提出了使用可以用SMD技术进行处理的变压器； 它具有带安放支撑脚的环形芯，从而不需要载体板并且可以将环形芯 直接安装在电路板上。按照这种设计，通过消除载体板减小了总高度， 但是仍然存在本质的缺点：变压器的环形芯是垂直安放在电路板上的 并且这样会造成总高度过高。

DE4214789C1因此采用了将变压器的环形芯水平安装在电路板 上的途径。这种设计的最大缺点是，线圈只能在安装好环形芯之后利 用电路板上的调节孔来固定，因此不适合于SMD安装。

DE3318557A1提出适合于用在电路板上的以水平方式实现的结 构安排。这也不可能实现总高度的减小。

DE19615921A1介绍了在电路板中包含用来容纳环形芯的切口的 构造。这会得到较低的总高度，应该适合于隔离放大器的使用。最大 的缺点在于，以将元件安装成平坦的结构形态并不适合于SMD安装技 术，因此不适合于大规模批量生产。这一结构设计也不满足EX标准 对空气间隙和漏电路径的较高要求。

因此本发明基于如何创造用于上述类型的隔离放大器的避免了 前述已知方案的缺点的感应元器件或变压器的问题、如何对使得为具 有简单有效的几何机构的隔离放大器生产经济型变压器成为可能的 技术方案进行规定的问题，这种变压器具有较低的总高度并且能够利 用SMD安装技术安装在电路板上，而且尽管如此依然满足EX标准对 空气间隙和漏电路径的较高要求。