[实用新型]功率变压器

说明书

本实用新型公开了一种功率变压器，变压器通过采用一个磁体层的磁芯结构，并将位于所述磁体层的同一侧的至少一个初级绕组层和至少一个次级绕组层设置为平面绕组，且其所在的平面均与所述磁体层平行。从而可以实现比现有的有磁芯的变压器具有更薄的尺寸，且实现比现有的无磁芯的变压器具有较高的耦合系数。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种功率变压器。

背景技术

由于开关频率的提升能显著的减小磁性元件的体积，目前的IC封装集成电源为了提高电源的整体功率密度，不停的向高频化发展。磁性元件的厚度是磁性元件的一个重要指标，相同的损耗，相同材质的情况下，厚度越薄磁性元件的热阻越小，温度越低，整个器件的可靠性越高。然而传统变压器的厚度，其实并不能通过开关频率的提高而有效地改善。目前通常采用的变压器主要分为两种，第一种是绕线式变压器，这种变压器是通过将铜线绕制在磁芯上形成的变压器。第二种是PCB绕组变压器，铜线由印刷电路板来替代。

对于绕线式变压器。变压器的厚度是由上，下磁芯盖板的厚度，绕线窗口的厚度，绕线底座厚度的累加。而变压器的最低厚度是被材料本身物理特性，加工工艺和制程限制的，无论开关频率如何提升都无法改变。如绕线单股漆包线的直径低于0.09mm时，绕线会容易折断。当需要特定匝比时n:1时，变压器至少需要n+1匝。因此窗口的高度，即使在1:1最极端的情况下也需要0.11mm*2＝0.22mm(带漆皮),若考虑窗口高度的填充率0.9，则窗口高度即使在最理想的1匝原边，1匝副边的情况下也需要0.25mm。而铁氧体磁芯的厚度工艺上要求大于0.5mm，否则很容易碎裂。这样使得绕线变压器的厚度至少要大于1.25mm。实际产品极少会出现原副边只有1匝的情况。因此，商品变压器一般最薄也会大于1.5mm。

对传统的PCB变压器来讲，由于变压器的厚度为磁芯上，下盖板及PCB板三部分厚度的和。而变压器铁氧体磁芯的盖板厚度通常需要大于 0.5mm。而PCB板最薄也需要大于0.25mm。因此，传统的PCB变压器结构的厚度也很难做到1mm以下。

进一步地，如果变压器有高隔离度或高耐压的需求，就会更厚。当然，目前有些IC封装集成的数字信号隔离器采用的空心变压器可以做到非常薄。但是，这种空心变压器的耦合系数很低通常在70％左右，并不适合于传输功率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种超薄的功率变压器，以解决现有的变压器体积大和耦合系数低的问题。

第一方面，提供一种功率变压器，其特征在于，包括：

有且仅有一个磁体层；以及，

至少一个初级绕组层和至少一个次级绕组层，其所在的平面均与所述磁体层平行；

其中，在所述变压器的垂直方向上，所述初级绕组层以及所述次级绕组层位于所述磁体层的同一侧。

优选地，所述磁体层为片状的薄膜磁体。

优选地，所述片状的薄膜磁体为流延铁氧体薄膜。

优选地，所述初级绕组层和次级绕组层利用IC封装工艺实现。

优选地，所述初级绕组层和次级绕组层利用PCB板工艺实现。

优选地，所述次级绕组层临近所述磁体层，所述初级绕组层临近所述次级绕组层。

优选地，在所述变压器的垂直方向上，所述磁体层位于所述次级绕组层的第一侧，所述初级绕组层位于所述次级绕组层的第二侧，其中，所述次级绕组层的第一侧与第二侧相对。

优选地，所述初级绕组层和次级绕组层的出线端均设在远离所述磁体层的一侧。

优选地，所述磁体层的面积不小于所述初级绕组层中线圈的主体部分的面积，且不小于所述次级绕组层中线圈的主体部分的面积。