[发明专利]高压隔离耐压平板变压器及其高压绝缘方法

权利要求书

1.一种高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，该变压器包括低压侧连接端、低压绕组、高压绕组、高压绕组出线端、高压侧连接端、绝缘介质、磁芯、PCB应力控制单元、均压元件组以及应力控制带；

所述低压侧连接端，用于所述变压器与外部低压电路的连接；

所述低压绕组，连接至所述低压侧连接端；所述高压绕组通过所述高压绕组出线端连接至所述高压侧连接端；

所述高压侧连接端，用于所述变压器与外部高压电路的连接；

所述绝缘介质，用于所述低压绕组与所述高压绕组之间的高压隔离；

所述磁芯，穿过所述低压绕组和高压绕组的环形中空部分，构成闭合的磁路；

所述PCB应力控制单元，用于控制所述高压绕组出线端周围的电场分布，降低空气中的电场强度；

所述均压元件组，包括通过所述应力控制带均匀分布并顺次串联在所述高压绕组出线端和低压绕组之间的多个均压元件，用于提供具有梯度变化的电位。

2.根据权利要求1所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述低压绕组和高压绕组为PCB多层板的内层铜箔；所述低压绕组分布于所述高压绕组的上层和下层；所述低压绕组的宽度完全覆盖所述高压绕组的宽度。

3.根据权利要求1所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述均压元件组的各均压元件，通过应力控制带进行顺次串联；所述应力控制带为PCB多层板中的多个导线；所述应力控制带具有梯度变化的电位；所述电位由高压绕组出线端到低压绕组方向逐渐梯度降低。

4.根据权利要求1或3所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述均压元件为电阻器件或电容器件中的一种。

5.根据权利要求3所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述均压元件通过外层焊接或内层嵌入中的一种方式设置于所述PCB多层板。

6.根据权利要求3所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述高压绕组出线端与所述应力控制带之间通过埋孔、盲孔、通孔中的一种相连；所述应力控制带中连接均压元件的同一导线两端具有相同的电位。

7.根据权利要求1所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述绝缘介质包括具有高介质击穿场强的FR-4基板和半固化片。

8.根据权利要求1或2所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述低压绕组为多层结构，各层之间通过埋孔相连；所述高压绕组为一层或多层结构，各层之间通过埋孔相连。

9.根据权利要求1所述的高压隔离耐压平板变压器，其特征在于，所述磁芯通过导体连接到所述低压绕组的参考地。

10.一种高压隔离耐压平板变压器的高压绝缘方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的高压隔离耐压平板变压器，该方法包括：

步骤S10，根据介质的击穿场强、介电常数、损耗因子、热导率和Tg值选择PCB基板的绝缘介质材料和绝缘介质厚度；根据凝胶时间、树脂含量选择PCB半固化片的绝缘介质材料和绝缘介质厚度；

步骤S20，获取高压隔离耐压平板变压器的工况，并基于所述工况确定PCB绝缘介质和空气的最大电场设计强度，作为电场强度阈值；

步骤S30，根据变压器的原边电压、副边电压、额定功率和绝缘耐压，确定PCB的走线形状、过孔形式、焊盘形状、铜箔尺寸和绕组层叠方式，确定PCB应力控制单元中应力控制带、均压元件的结构和数量；

步骤S40，基于绝缘介质厚度、均压元件的结构和数量以及PCB的铜箔尺寸，通过计算、仿真或测试中的一种方法获取PCB绝缘介质和空气中的电场强度；

步骤S50，若所述电场强度结果高于所述电场强度阈值，则返回步骤S10进行迭代设计，直至所述电场强度低于所述电场强度阈值，获得高隔离耐压平板变压器的高压绝缘参数。