DE69502006T2

DE69502006T2 - Transformers

Info

Publication number: DE69502006T2
Application number: DE1995602006
Authority: DE
Inventors: Peter D Conboy; Roger R Simpson
Original assignee: MTL Instruments Group Ltd
Current assignee: MTL Instruments Group Ltd
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: EP0715322A1; EP0715322B1; GB9424349D0; DE69502006D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Transformatoren und betrifft speziell planare eigensichere Transformatoren.The present invention relates to transformers and particularly to planar intrinsically safe transformers.

Eigensichere Transformatoren müssen verschiedene Normen erfüllen, die für eigensichere Einrichtungen niedergelegt sind, um die Unversehrheit der Trennung zwischen den elektronischen Stromkreisen zu gewährleisten. En 50 020 ist eine derartige Norm, und sie definiert einen Mindestbedarf von 1 mm an Feststoffisolierung zwischen einzelnen Stromkreisen und somit zwischen den Wicklungen eines Transformators, welche die Stromkreise überspreizen. Außerdem besteht die Notwendigkeit, zwischen den freiliegenden Leitern der Stromkreise 6 mm Luftabstand und 10 mm über Oberflächen einzuhalten.Intrinsically safe transformers must comply with various standards laid down for intrinsically safe equipment to ensure the integrity of the separation between electronic circuits. En 50 020 is one such standard and it defines a minimum requirement of 1 mm of solid insulation between individual circuits and thus between the windings of a transformer which straddle the circuits. There is also a need to maintain 6 mm of air clearance between the exposed conductors of the circuits and 10 mm above surfaces.

Die EP-A-0267108 beschreibt einen miniaturisierten Transformator, in dem eine Vielzahl von Substratplatten übereinandergestapelt sind, wobei sich auf den Platten Leiter befinden und die Platten voneinander durch Isolatorschichten getrennt sind. Die Leiter sind in der Form einer Spirale angeordnet, so daß sie als die Windungen der Transformatorwicklungen dienen können. Bei dieser bekannten Anordnung sind jedoch die Substratplatten und die Isolierschichten alle sehr dünn, und es ist das Ziel, die magnetische Kopplung maximal zu machen.EP-A-0267108 describes a miniaturized transformer in which a plurality of substrate plates are stacked one on top of the other, with conductors on the plates and the plates separated from each other by insulating layers. The conductors are arranged in the form of a spiral so that they can serve as the turns of the transformer windings. In this known arrangement, however, the substrate plates and the insulating layers are all very thin and the aim is to maximize the magnetic coupling.

Die GB-A-2087656 beschreibt einen anderen minaturisierten planaren Transformator unter Verwendung eines E-Kernformates mit Spiralwicklungen, die auf eine keramische gedruckte Schaltungsplatte aufgedruckt sind. Zwei oder mehr davon, innerhalb des Ferrites gestapelt, bilden den Transformator. Das Ziel ist hier eine robuste, kompakte Konstruktion. Kriechstrom und Luftabstände im Hinblick auf Sicherheitserwägungen sind nicht angesprochen.GB-A-2087656 describes another miniaturized planar transformer using an E-core format with spiral windings printed on a ceramic printed circuit board. Two or more of these, stacked within the ferrite, form the transformer. The aim here is a robust, compact construction. Leakage current and air distances with regard to safety considerations are not addressed.

Die EP-A-0608127 beschreibt einen Transformator, bei dem die Wicklungseinrichtung aus einer Anzahl einzelner ringförmiger Windungen besteht, die auf ein biegsames Polyimidsubstrat aufgetragen und dann zur Bildung der gesamten Wicklung gestapelt sind.EP-A-0608127 describes a transformer in which the winding means consists of a number of individual annular turns deposited on a flexible polyimide substrate and then stacked to form the entire winding.

Die EP-A-0542445 beschreibt einen flachen Transformator mit planaren Wicklungen, von denen mindestens eine in einem elektrisch isolierenden flachen Gehäuse enthalten ist, welches überall dicht verschlossen ist, mit Ausnahme der Austrittsstellen für die herausführenden Drähte. Er ist insbesondere für im Schaltbetrieb arbeitende Stromversorgungseinrichtungen ausgelegt.EP-A-0542445 describes a flat transformer with planar windings, at least one of which is contained in an electrically insulating flat housing which is sealed everywhere except at the exit points for the outgoing wires. It is designed in particular for power supply devices operating in switched mode.

Die WO 88/09042 offenbart einen eng koppelnden Transformator mit einer Vielzahl von Schichten gedruckter Schaltungen, die Leiterbahnen tragen.WO 88/09042 discloses a close-coupling transformer with a plurality of layers of printed circuits carrying conductive tracks.

Die US-A-5321380 beschreibt eine gedruckte Schaltungsplatte niedriger Bauform, die ein Substrat mit mindestens einem darauf gehaltenen planaren magnetischen Element enthält. Ein dielektrischer Überzug isoliert die Wicklung des planaren magnetischen Elementes.US-A-5321380 describes a low profile printed circuit board comprising a substrate having at least one planar magnetic element supported thereon. A dielectric coating insulates the winding of the planar magnetic element.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen planaren Transformator vorzusehen, der die Notwendigkeit herkömmlicher Wicklungen und Spulenkörper beseitigt, nämlich Spulenkörper, die im Falle einer eigensicheren Konstruktion besonders sein müßten.It is an object of the present invention to provide a planar transformer which eliminates the need for conventional windings and bobbins, namely bobbins which would have to be special in the case of an intrinsically safe construction.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen planaren Transformator vorzusehen, der eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte (Leiterplatte) benutzt, um einen massiven Wicklungsaufbau zu bilden. Der Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert sehr einfache Bauverfahren, was seine Herstellung vereinfacht und die Notwendigkeit einer Verfestigung der Wicklung vermeidet. Die Konstruktion optimiert außerdem den Querschnitt des Ferritkerns und somit die magnetischen Eigenschaften des Transformators.It is a further object of the invention to provide a planar transformer which uses a multilayer printed circuit board (PCB) to form a solid winding structure. The transformer according to the present invention requires very simple construction methods, which simplifies its manufacture and avoids the need to strengthen the winding. The design also optimizes the cross-section of the ferrite core and thus the magnetic properties of the transformer.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein planarer, eigensicherer Transformator geschaffen, wie er im Anspruch 1 beansprucht ist.According to the present invention there is provided a planar, intrinsically safe transformer as claimed in claim 1.

Die mehrschichtige Leiterplatte selbst besteht aus einem Verbund aus Schichten von Leiterbahnen und Isolatoren. Wenn die Isolatoren aus normalem Leiterplattenmaterial wie z.B. Fiberglas genügender Dicke hergestellt sind, dann kann man die notwendige Norm für die Isolierung der Wicklungen erfüllen und außerdem den Kriterien für die Eigensicherheit des Transformators genügen.The multilayer circuit board itself consists of a composite of layers of conductors and insulators. If the insulators are made of normal circuit board material such as fiberglass of sufficient thickness, then the necessary standard for the insulation of the windings can be met and the criteria for the intrinsic safety of the transformer can also be met.

Die äußerste Schicht einer jeden Seite der Verbundanordnung kann eine Leiterbahn aufweisen oder eine Schicht aus Isoliermaterial sein.The outermost layer of each side of the composite assembly may comprise a conductive path or may be a layer of insulating material.

Die besagten erstgenannten Schichten sind vorzugsweise mindestens 1 mm dick.The said first layers are preferably at least 1 mm thick.

Vorzugsweise erstreckt sich keine der Leiterbahnen näher als 1 mm zum Rand der mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte.Preferably, none of the conductor tracks extends closer than 1 mm to the edge of the multilayer printed circuit board.

Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf eine Anzahl erfindungsgemäßer Ausführungsformen beschrieben, die zu Beispielszwecken gegeben sind und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, worin:The invention will now be described in more detail with reference to a number of embodiments of the invention given by way of example and illustrated in the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung der wesentlichen Teile eines Transformators gemäß der vorliegenden Erfindung ist, bei dem ein RM-Ferritkern niedriger Bauform verwendet wird;Fig. 1 is an exploded view of the essential parts of a transformer according to the present invention using a low profile RM ferrite core;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transformators zeigt;Fig. 2 shows a cross-section through an embodiment of a transformer according to the invention;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transformators zeigt;Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transformer according to the invention;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Leiterplatte zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Transformator zeigt;Fig. 4 shows a cross-section through an embodiment of the circuit board for use in a transformer according to the invention;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Leiterplatte nach Fig. 4 ist;Fig. 5 is a plan view of the circuit board of Fig. 4;

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Leiterplatte nach den Figuren 4 und 5 ist und eine Leiterbahnschicht und außerdem den Kern zeigt;Fig. 6 is an enlarged scale view of the circuit board according to Figures 4 and 5 and shows a conductor layer and also the core;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Leiterplatte zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Transformator zeigt;Fig. 7 shows a cross-section through another embodiment of the circuit board for use in a transformer according to the invention;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Leiterplatte nach Fig. 7 ist;Fig. 8 is a plan view of the circuit board of Fig. 7;

Fig. 9 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Leiterplatte nach den Figuren 7 und 8 ist, die eine Leiterbahnschicht und den zugehörigen RM-Kern zeigt;Fig. 9 is an enlarged scale view of the circuit board of Figures 7 and 8 showing a conductor track layer and the associated RM core;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transformators zusammen mit einem Schaltbild zeigt, undFig. 10 shows another embodiment of a transformer according to the invention together with a circuit diagram, and

Fig. 11 eine wiederum andere Ausführungsform eines Transformators zeigt, ebenfalls mit seinem Schaltbild.Fig. 11 shows yet another embodiment of a transformer, also with its circuit diagram.

Die Fig. 1, auf die zunächst Bezug genommen wird, zeigt den allgemeinen Aufbau des planaren Transformators. Die Konstruktion beruht auf der Verwendung einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte, allgemein mit 10 bezeichnet, und von RM-Ferritkernen niedriger Bauform, allgemein mit 12 bezeichnet. Die Leiterplatte ist als ein Mehrschichterzeugnis hergestellt, wobei mehr als eine Schicht mehr als eine Wicklung ergeben und somit einen Transformator bilden. Anders als die meisten planaren Transformatoren, die "E"-Kerne verminderter Höhe benutzen, finden bei den Transformatoren der vorliegenden Erfindung RM-Kerne niedriger Bauform Verwendung. Diese Art von Kern läßt ein großes Wicklungsfenster, genügend für die Bildung eines Dreianschluß-Transformators (d.h. drei getrennte Wicklungen) mit dem vollen Stromkreisabstand von 1 mm und mit Wicklungen in gedruckter Schaltung. Außerdem hat der RM-Kern zwei große Öffnungen in dem die Wicklungen umschließenden Ferrit, durch weiche die Windungen der getrennten Stromkreise gelegt werden können und dennoch die notwendige Stromkreistrennung bewahrt werden kann. Jedes der Kernstücke 12 hat einen zylindrischen Stumpf 14, der sich in ein Loch 16 erstreckt, das mittig durch die Mehrschicht-Leiterplatte 10 geht. Das Festhalten der Kernstücke 12 in Relation zur Leiterplatte 10 erfolgt durch ein Paar von Sicherungselementen 18, welche die Kernstücke umgreifen und an ihnen plazierend einschnappen.Referring first to Fig. 1, the general construction of the planar transformer is shown. The construction is based on the use of a multilayer printed circuit board, generally designated 10, and low profile RM ferrite cores, generally designated 12. The board is manufactured as a multilayer product, with more than one layer providing more than one winding, thus forming a transformer. Unlike most planar transformers which use reduced height "E" cores, the transformers of the present invention use low profile RM cores. This type of core leaves a large winding window, sufficient to form a three-terminal transformer (i.e. three separate windings) with the full circuit pitch of 1 mm and with printed circuit windings. In addition, the RM core has two large openings in the ferrite surrounding the windings through which the turns of the separate circuits can be placed and yet the necessary circuit separation can be maintained. Each of the core pieces 12 has a cylindrical stub 14 which extends into a hole 16 which passes through the center of the multilayer circuit board 10. The core pieces 12 are held in place in relation to the circuit board 10 by a pair of locking elements 18 which grip around the core pieces and snap into place thereon.

Die Fig. 2, auf die nun Bezug genommen sei, zeigt einen Schnitt durch eine mit acht Leiterbahnschichten ausgebildete Leiterplatte innerhalb des Ferritkerns 12. Die Leiterplatte ist hier mit drei Isolatorschichten 20a, 20b, 20c von 1 mm Dicke aufgebaut. Zwischen jedem Paar dieser Isolatorschichten und auf der nach außen weisenden Fläche der äußeren Schichten 20a und 20c ist ein dünner Isolator 22a, 22b, 22c, 22d vorgesehen. Diese dünnen Schichten sind so dünn wie möglich gehalten. Es sind acht Leiterbahnschichten TL1 bis TL8 vorgesehen, angezeigt durch gestrichelte Linien in der Fig. 2. Die Leiterbahnschichten TL1, TL2 und TL7, TL8, die auf den beiden Seiten der dünnen Isolatoren 22a bzw. 22d liegen, bilden eine geteilte Primärwicklung für niedrige Streuinduktivität. Die den dünnen Isolatoren 22b und 22c zugeordneten Leiterbahnschichten TL3 bis TL6 bilden versenkte Sekundärwicklungen Im Falle dieser versenkten Leiterbahnschichten TL3 bis TL6 reicht keine Leiterbahn weiter als bis zu einer vorbestimmten Entfernung vom Rand der Platte, hier 1 mm vom Rand der Leiterplatte, um die notwendige Trennung zu erbringen. Diese notwendige Entfernung ist in der Fig. 2 mit t bezeichnet. Die Leiterbahnen TL3 bis TL6, welche die Wicklung bilden, können sich bis auf 1 mm Abstand zum Rand der Leiterplatte erstrecken, vorausgesetzt, daß die Isolierungsschichten genügend gebunden sind. Die relativ dicken Isolatorschichten 20a, 20b und 20c, die auf beiden Seiten Leiterbahnen tragen, haben eine Dicke, die mindestens gleich dem vorbestimmten Abstand zwischen dem Rand der Platte und irgendeiner versenkten Leiterbahn TL3 bis TL6 ist, hier 1 mm.Referring now to Fig. 2, there is shown a section through a circuit board formed with eight conductor layers within the ferrite core 12. The circuit board is here constructed with three insulator layers 20a, 20b, 20c of 1 mm thickness. Between each pair of these insulator layers and on the outwardly facing surface of the outer layers 20a and 20c, a thin insulator 22a, 22b, 22c, 22d is provided. These thin layers are kept as thin as possible. There are eight conductor layers TL1 to TL8, indicated by dashed lines in Fig. 2. The conductor layers TL1, TL2 and TL7, TL8, which are located on either side of the thin insulators 22a and 22d, respectively, form a split primary winding for low leakage inductance. The conductor tracks TL3 to TL6 associated with the thin insulators 22b and 22c form submerged secondary windings. In the case of these submerged conductor tracks TL3 to TL6, no conductor track extends further than a predetermined distance from the edge of the board, here 1 mm from the edge of the circuit board, in order to provide the necessary separation. This necessary distance is designated by t in Fig. 2. The conductor tracks TL3 to TL6 which form the winding can extend to a distance of 1 mm from the edge of the circuit board, provided that the insulation layers are sufficiently bonded. The relatively thick insulator layers 20a, 20b and 20c, which carry conductor tracks on both sides, have a thickness which is at least equal to the predetermined distance between the edge of the board and any submerged conductor track TL3 to TL6, here 1 mm.

Die Leiterbahnen TL1, TL2, TL7 und TL8, welche die Primärwicklung bilden, können dichter an den Rand der Platte reichen.The conductor tracks TL1, TL2, TL7 and TL8, which form the primary winding, can reach closer to the edge of the board.

Die Fig. 3 zeigt eine modifizierte Struktur, wiederum unter Verwendung von drei dicken Isolatorschichten 20a, 20b und 20c und von vier dünnen Isolatoren 22a, 22b, 22c und 22d, und mit acht Leiterbahnschichten TL1 bis TL8. Hier ist jedoch an der Oberseite und an der Unterseite der Leiterplatte jeweils eine weitere Isolatorschicht 24a bzw. 24b vorgesehen. Diese Isolatorschichten 24a, 24b haben eine Mindestdicke von 0,5 mm. Wie bei den meisten planaren Transformatoren enthält die gedruckte Schaltungsplatte die Wicklungen geätzt als Kupferspiralen um den zentralen Kern. Im Falle der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform enthalten die bei TL1, TL2, TL7 und TL8 angezeigten Leiterbahnschichten typischerweise Leiterbahnen, die 0,15 mm breit sind, wobei Zwischenräume von 0,15 mm die Windungen der Spirale voneinander trennen. Die bei TL3, TL4, TL5 und TL6 angezeigten Leiterbahnschichten haben typischerweise 0,3 mm breite Leiterbahnen mit Zwischenräumen von 0,2 mm. Die in Fig. 3 gezeigte Leiterplatte enthält vier versenkte Verbindungen, von TL1 nach TL2, von TL3 nach TL4, von TL5 nach TL6 und von TL7 nach TL8. Auch hier erstrecken sich, wie bei Fig. 2, die versenkten Leiterbahnschichten nicht näher als bis auf den Abstand t zum Rand der Platte.Fig. 3 shows a modified structure, again using three thick insulator layers 20a, 20b and 20c and four thin insulators 22a, 22b, 22c and 22d, and with eight conductor layers TL1 to TL8. However, here a further insulator layer 24a and 24b is provided on the top and bottom of the circuit board. These insulator layers 24a, 24b have a minimum thickness of 0.5 mm. As with most planar transformers, the printed circuit board contains the windings etched as copper spirals around the central core. In the case of the embodiment shown in Fig. 3, the trace layers indicated at TL1, TL2, TL7 and TL8 typically contain traces that are 0.15 mm wide with 0.15 mm gaps separating the turns of the spiral. The trace layers indicated at TL3, TL4, TL5 and TL6 typically have traces that are 0.3 mm wide with 0.2 mm gaps. The circuit board shown in Fig. 3 contains four recessed connections, from TL1 to TL2, from TL3 to TL4, from TL5 to TL6 and from TL7 to TL8. Again, as in Fig. 2, the recessed trace layers extend no closer than the distance t to the edge of the board.

Es sei nun auf die Figuren 4 bis 6 Bezug genommen. In der Fig. 4 ist eine Leiterplatte gezeigt, die eine 1 mm-Isolatorschicht 26 mit zwei äußeren Isolatorschichten 28a und 28b von jeweils 0,5 mm Dicke aufweist. Zwischen den Schichten 26 und 28a befinden sich zwei Leiterbahnschichten TL1 und TL2, die durch einen dünnen Isolator 29a voneinander getrennt sind, und zwischen den Isolatorschichten 26 und 28b befinden sich zwei weitere Leiterbahnschichten TL3 und TL4, die ebenfalls durch einen dünnen Isolator 29b voneinander getrennt sind. An der Außenseite der äußeren Isolatorschichten 28a und 28b befindet sich keine Leiterbahn. Die Leiterplatte enthält vier versenkte Verbindungen (nicht gezeigt). Die Fig. 5 zeigt die Konfiguration der Leiterplatte mit dem zentralen unplattierten Loch 16 für den Kern und mit sechs plattierten Löchern für Leiterbahnanschlüsse. Die Fig. 6 zeigt eine typische Leiterbahn 30 und zeigt die Orientierung der Leiterplatte relativ zum RM- Ferritkern 12.Referring now to Figures 4 to 6, Figure 4 shows a circuit board having a 1 mm insulator layer 26 with two outer insulator layers 28a and 28b each 0.5 mm thick. Between layers 26 and 28a are two conductor layers TL1 and TL2 separated by a thin insulator 29a, and between insulator layers 26 and 28b are two further conductor layers TL3 and TL4 also separated by a thin insulator 29b. There is no conductor on the outside of outer insulator layers 28a and 28b. The circuit board contains four recessed connections (not shown). Figure 5 shows the configuration of the circuit board with the central unplated Hole 16 for the core and with six plated holes for conductor track connections. Fig. 6 shows a typical conductor track 30 and shows the orientation of the circuit board relative to the RM ferrite core 12.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine alternative Konstruktion. Hier sind drei dicke Isolatorschichten 32a, 32b, 32c vorgesehen, die 1 mm dick sind, wobei acht Leiterbahnschichten TL1 bis TL8 in Paaren angeordnet sind und jeweils durch einen dünnen Isolator 33a, 33b, 33c und 33d voneinander getrennt sind. Diese Ausführungsform einer Leiterplatte hat zwei versenkte Verbindungen und zwei verdeckte Verbindungen. Die Fig. 8 zeigt die Konfiguration der Leiterplatte mit ihrer anderen Konfiguration plattierter Anschlußlöcher 34. Hier ist die Leiterplatte allgemein L-förmig. Eine typische Leiterbahn 36 ist in Fig. 9 gezeigt, zusammen mit der Umrißlinie des zugeordneten RM- Ferritkerns 12. Es sei erwähnt, daß bei jeder der Ausführungsformen die Leiterbahnanschlüsse 34 so weit wie möglich entfernt voneinander und vom Ferritkern positioniert sind.Figures 7 to 9 show an alternative construction. Here, three thick insulator layers 32a, 32b, 32c are provided, each 1 mm thick, with eight trace layers TL1 to TL8 arranged in pairs and each separated by a thin insulator 33a, 33b, 33c and 33d. This embodiment of a printed circuit board has two recessed connections and two concealed connections. Figure 8 shows the configuration of the printed circuit board with its other configuration of plated terminal holes 34. Here the printed circuit board is generally L-shaped. A typical trace 36 is shown in Figure 9, together with the outline of the associated RM ferrite core 12. It should be noted that in each of the embodiments, the trace terminals 34 are positioned as far away from each other and from the ferrite core as possible.

Wenn der Ferritkern nicht einen der isolierten Stromkreise bildet, kann er elektrisch schwebend sein, und die äußerste Isolierung der Mehrschicht-Leiterplatte braucht dann nur 0,5 mm dick zu sein, wie im Falle der Figuren 3 und 4. In ähnlicher Weise kann bei einer derartigen Anordnung der vorbestimmte Abstand zwischen dem Rand der Platte und jeglicher versenkten Leiterbahn vermindert sein, so daß die Wicklungsbahnen bis auf z.B. 0,5 mm an den Rand der Leiterplatte heranreichen können. Eng gekoppelte Wicklungen können durch benachbarte Schichten gebildet werden, falls sie nicht getrennt sind, eine bessere Anordnung ist jedoch, zwei Bahnen zusammenzuwinden, um eine bifilare Wicklung zu bilden, und sogar eine Konfiguration mit Mittelanzapfung.If the ferrite core does not form one of the isolated circuits, it may be electrically floating and the outermost insulation of the multilayer board need then be as little as 0.5 mm thick, as in the case of Figures 3 and 4. Similarly, in such an arrangement the predetermined distance between the edge of the board and any buried track may be reduced so that the winding tracks may extend to within, for example, 0.5 mm of the edge of the board. Closely coupled windings may be formed by adjacent layers if they are not separated, but a better arrangement is to wind two tracks together to form a bifilar winding and even a center tapped configuration.

Bei einem herkömmlichen Transformator wird eine enge Kopplung durch die Verwendung bifilaren Drahtes erzielt, daß heißt mit zwei zusammengewundenen Drähten. Das planare Äquivalent hierzu, das bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sind Spiralbahnen auf der Leiterplatte, die als konzentrisches Paar geätzt sind, mit zwei versenkten Verbindungen. Zur Bildung mittelangezapfter Wicklungen kann dieses. Prinzip erweitert werden, indem man eine bifilare Wicklung auf der Leiterplatte bildet und die Enden in einer passenden Weise verbindet.In a conventional transformer, close coupling is achieved by using bifilar wire, that is, two wires wound together. The planar equivalent used in the embodiments of the present invention are spiral tracks on the circuit board etched as a concentric pair with two recessed connections. To form center tapped windings, this principle can be extended by forming a bifilar winding on the circuit board and connecting the ends in a suitable manner.

Die Figuren 10 und 11 zeigen zusammengebaute Transformatoren, die unterschiedliche Konfiguration haben, aber beide die oben beschriebenen Prinzipien verkörpern. Auch hier sind RM-Ferritkerne 12 niedriger Bauform verwendet. In Fig. 10 ist das Ferrit gleichermaßen von der Primärwicklung und von der Sekundärwicklung getrennt, wie im Schaltbild gezeigt. Im Falle der Fig. 11 ist das Ferrit nicht von der Primärwicklung getrennt, jedoch sind die beiden Sekundärwicklungen vollständig abgesondert, wie sich aus dem Schaltbild entnehmen läßt.Figures 10 and 11 show assembled transformers, which have different configurations but both embody the principles described above. Here too, low profile RM ferrite cores 12 are used. In Fig. 10, the ferrite is equally separated from the primary winding and from the secondary winding, as shown in the circuit diagram. In the case of Fig. 11, the ferrite is not separated from the primary winding, but the two secondary windings are completely separated, as can be seen from the circuit diagram.

Diese und viele andere Varianten ergeben sich für Fachleute innerhalb des Bereichs der hier beschriebenen Erfindung.These and many other variations will occur to those skilled in the art within the scope of the invention described herein.

Claims

1. Planar, intrinsically safe transformer, comprising:

a one-piece, multilayer printed circuit board (10) comprising a plurality of first layers (20a, 20b, 20c; 26, 28a, 28b; 32a, 32b, 32c) of insulating material, each of which has conductor tracks (TL1 to TL8) on at least one of its sides and at least one of which has conductor tracks on both sides, the conductor tracks (TL1 to TL8) forming at least part of a transformer winding; between each pair of adjacent conductor tracks, an additional layer (22a, 22b, 22c, 22d; 29a, 29b; 33a, 33b, 33c, 33d) of insulating material forming part of the printed circuit board;

and a magnetic core (12) enclosing at least a portion of each of the transformer windings;

characterized in that

(i) the or each additional layer (22a, 22b, 22c, 22d; 29a, 29b; 33a, 33b, 33c, 33d) of insulating material is of the same extent as the first layers (20a, 20b, 20c; 26, 28a, 28b; 32a, 32b, 32c),

(ii) no conductor track (TL3 to TL6) buried between two of the first-mentioned layers extends closer than 0.5 mm to the edge of the board,

(iii) said additional layers (22a, 22b, 22c, 22d; 29a, 29b; 33a, 33b, 33c, 33d) of insulating material are substantially thinner than the first layers (20a, 20b, 20c; 26, 28a, 28b; 32a, 32b, 32c); and

(iv) the or each of the first layers (20a, 20b, 20c; 26; 32a, 32b, 32c) having conductor tracks on both sides has a thickness at least equal to the distance between the edge of the board and any buried conductor track (TL3 to TL6).

2. Planar transformer according to claim 1, characterized in that the outermost layer on each side of the multilayer printed circuit board (10) has conductor tracks (TL1, TL8).

3. Planar transformer according to claim 1, characterized in that the outermost layer on each side of the multilayer printed circuit board (10) is a layer (24a, 24b; 28a, 28b) of insulating material.

4. A planar transformer according to any preceding claim, characterized in that the first layers of insulating material are each at least 1 mm thick.

5. Planar transformer according to any preceding claim, characterized in that none of the concealed conductor tracks extends closer than 1 mm to the edge of the multilayer printed circuit board (10).

6. Planar transformer according to claim 1, characterized in that the multilayer printed circuit board (10) faces layers (24a, 24b; 28a, 28b) of insulating material which are approximately half as thick as the first layers (20a, 20b, 20c; 26).

7. Planar transformer according to any preceding claim, characterized in that the magnetic core (12) comprises two RM ferrite core parts.