DE10009078C1

DE10009078C1 - Planartransformator in Multilayertechnik mit E-Kernen

Info

Publication number: DE10009078C1
Application number: DE2000109078
Authority: DE
Inventors: Richard Bernauer; Dietmar Kropfmueller
Original assignee: Vogt Electronic AG
Current assignee: Vogt Electronic AG
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2020-02-26

Abstract

Ein Transformator weist mindestens einen E-Kern (1, 2), eine Primärwicklung (3, 10, 31) und eine erste Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32) auf. Die Primärwicklung (3, 10, 31) durchläuft jeden E-Kern (1, 2) in mindestens einem seiner Wicklungsfenster (19, 20). Mindestens eine Windung der ersten Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32) durchläuft nur einen Teil der Wicklungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2).

Description

Die Erfindung betrifft Planartransformatoren in Multilay ertechnik mit mindestens zwei E-Kernen.

Herkömmliche Transformatoren mit E-Kernen sind aus dem Stand der Technik bekannt, z. B. aus der DE-PS 887 536 C und aus DE 41 37 776 C2.

Bei der Anwendung von Transformatoren stellt sich in letzter Zeit häufig die Frage nach Transformatorlösungen, die eine Abstufung der Ausgangsspannungen in kleinen oder unge wöhnlichen Abstufungen bzw. Übersetzungsverhältnissen erlau ben. Nach dem Stand der Technik werden derzeit für solche Transformatoranordnungen in der Regel sehr hohe Windungszahlen verwendet. Hohe Windungszahlen sind jedoch kostenintensiv und führen auch zu einer nicht unerheblichen Erhöhung der Ver lustleistung. Eine in der EP 0 681 758 B1 beschriebene Trans formatorlösung für den angegebenen Zweck verwendet Teilwindun gen. Die Lösung gemäß der EP 0 681 758 B1 ist jedoch nur für Windungszahlen kleiner eins geeignet. Sie kann nur mit einem einzelnen, eigens für den in der EP 0 681 758 B1 beschriebenen Wandler angefertigten Kern realisiert und außerdem nur unter großen Schwierigkeiten VDE-tauglich ausgeführt werden.

Ferner ist es bekannt, mehrere Einzeltransformatoren primär in Reihe zu schalten. Jedoch muß hierbei jeder Trans formator für sich montiert und zusammengeschaltet werden. Es werden dabei sehr viele Kerne benötigt, da für Halbwindungen bei konventionellen Transformatoren Probleme bestehen. Dies wiederum erhöht die Kosten und den beanspruchten Platz. Es müssen aufgrund der langen Verbindungsleitungen auch erhebli che Energieverluste in Kauf genommen werden.

Zur Erzeugung von fein abgestuften Ausgangsspannungen in planaren induktiven Multilayer-Bauelementen (PIMBE) eignen sich die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen über haupt nicht. PIMBE werden meist bei hohen Frequenzen und kleinen Windungszahlen verwendet. Um jedoch kleine Abstufungen der Ausgangsspannungen nach der aus dem Stand der Technik bekannten Herangehensweise erreichen zu können, müßte man auf große Windungszahlen gehen, welche die für kleine Abstufungen geeigneten kleinen Windungsspannungen nach sich ziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plan artransformator in Multilayertechnik bereitzustellen, der auch bei kleinen Windungszahlen so ausgeführt werden kann, daß er eine Ausgangsspannung entsprechend einer vorgegebenen nicht ganzzahligen Sekundärwindungszahl liefern kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Transformator nach Anspruch 1 und durch einen Transformator nach Anspruch 8.

Durch die gezielte Ausführung der einzelnen Leiterbahnen bei den erfindungsgemäßen Transformatoren ist es möglich, Teilwindungen zu erzeugen, bzw. es können durch Stichleitungen solche Strompfade aktiviert werden, die effektiv Teilwindungen entsprechen. Bei zwei Kernen sind die zu erreichenden Win dungszahlen N + 1/4, N + 1/2 und N + 3/4. Bei drei Kernen betragen die Windungszahlen N + 1/6, N + 1/3, N + 1/2, N + 2/3 und N + 5/6. Entsprechend erhöhen sich die Variationen bei der Verwendung von mehr als drei Kernen. Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist bei den erfindungsgemäßen Transformatoren ins besondere, daß standardmäßige E-Kerne Verwendung finden und nicht etwa speziell konstruierte Kerne angefertigt werden müssen. Beide erfindungsgemäße Transformatoren sind für die Anwendung in PIMBEs geeignet. Energieverluste können durch kleine Windungszahlen klein gehalten werden. Ebenso reduzieren sich die Kosten und es steht mehr Platz für weitere Wicklungen zur Verfügung.

Bei den erfindungsgemäßen Transformatoren werden nur halb so viele Kerne benötigt, wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Reihenschaltung von Einzeltransformatoren.

Die Ausführung der erfindungsgemäßen Transformatoren in Multilayertechnik erlaubt durch die mittels der Multilayer technik erzielbaren guten Isolationswerte auch ohne größeren Aufwand eine Ausführung in VDE-Normen.

Der erfindungsgemäße Transformator nach Anspruch 8 weist darüber hinaus den besonderen Vorteil auf, daß er so ausgeführt werden kann, daß der Übergang von einer Windungszahl auf eine andere innerhalb ein und desselben Transformators durch einfaches Umkontaktieren von Außenanschlüssen erreicht werden kann. Das Bereitstellen mehrerer, fein abgestufter Ausgangs spannungen ist somit möglich.

Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des erfin dungsgemäßen Transformators nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7 und 13 bis 16. Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Transforma tors nach Anspruch 8 sind Gegenstand der Patentansprüche 9 bis 16.

Bei den Transformatoren nach den Ansprüchen 4, 7 und 12 ist eine symmetrische Transformatorbelastung im Betrieb si chergestellt. Sie eignen sich daher besonders für den Hoch lastbetrieb. Die erfindungsgemäßen Lösungen haben in dieser Hinsicht gegenüber der aus der EP 0 681 758 B1 bekannten Lösung den besonderen Vorteil, daß erfindungsgemäß zur Errei chung der Lastsymmetrie immer nur zwei Wicklungen parallel verschaltet werden müssen, während bei der aus der EP 0 681 758 B1 bekannten Lösung für n Teilungen auch n Wick lungen parallel verschaltet werden müssen.

Die besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungs gemäßen Transformators nach Anspruch 5 ermöglicht, genau wie der erfindungsgemäße Transformator nach Anspruch 8, die Ab nahme mehrerer, fein abgestufter Ausgangsspannungen von ein und demselben Transformator.

Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transformators nach Anspruch 14 erlaubt eine noch bessere Einstellung der Teilspannungen durch die unterschiedlichen Luftspalte. So können z. B. die Teilspannungen an den Ausgängen von 2 × 1/2 U_ein auf 3/5 U_ein und 2/5 U_ein (U_ein = Eingangsspan nung) optimiert werden, wenn diese Spannungen erforderlich sind. Darüber hinaus gestattet die Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Transformators nach Anspruch 14 genau so wie die ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 15 die Realisierung nichtlinearer Induktivitäten in Abhängig keit vom Strom.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine primärseitige Ansicht eines ersten Ausführungs beispiels des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 2 eine Ansicht einer ersten Sekundärwicklung des Ausführungsbeispiels von Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer zweiten Sekundärwicklung des Aus führungsbeispiels von Fig. 1,

Fig. 4 eine erste Sekundärwicklung eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transformators in vollständiger Ansicht,

Fig. 5 eine planare Lage der ersten Sekundärwicklung von Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere planare Lage der ersten Sekundärwick lung von Fig. 4,

Fig. 7 eine zweite Sekundärwicklung des zweiten Ausfüh rungsbeipiels des erfindungsgemäßen Transformators in vollständiger Ansicht,

Fig. 8 eine planare Lage der zweiten Sekundärwicklung von Fig. 7,

Fig. 9 eine weitere planare Lage der zweiten Sekundärwick lung von Fig. 7,

Fig. 10 Endstücke der ersten und der zweiten Sekundärwick lung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Transformators,

Fig. 11 eine primärseitige Ansicht eines dritten Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 12 eine sekundärseitige Ansicht des dritten Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 13 eine Darstellung der Abhängigkeit des Sekundärstro mes von der Zeit bei einem vierten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 14 eine Darstellung der Abhängigkeit der Induktivität von der Stromstärke bei dem vierten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 15 eine primärseitige Ansicht eines fünften Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transformators,

Fig. 16 eine Ansicht einer ersten Sekundärwicklung des Ausführungsbeispiels von Fig. 15,

Fig. 17 eine Ansicht einer zweiten Sekundärwicklung des Ausführungsbeispiels von Fig. 15,

Fig. 18 eine primärseitige Ansicht eines Ausführungsbei spiels eines Planartransformators, der nicht Gegen stand der beanspruchten Erfindung ist,

Fig. 19 eine planare Lage einer ersten Sekundärwicklung des Planartransformators von Fig. 18,

Fig. 20 eine planare Lage einer zweiten Sekundärwicklung des Planartransformators von Fig. 18,

Fig. 21 eine weitere planare Lage der ersten und der zweiten Sekundärwicklung des Planartransformators von Fig. 18,

Fig. 22 eine schematische Gesamtansicht einer Parallelschal tung der ersten und der zweiten Sekundärwicklung des Planartransformators von Fig. 18 und

Fig. 23 eine Seitenansicht eines in einem Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Transformators verwende ten E-Kerns.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Transformators sind in Multilayertechnik ausgeführte Planartransformatoren.

Die Fig. 1 bis 3 stellen unterschiedliche Schichtansich ten eines derartigen in Multilayertechnik ausgeführten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Transformators dar und müssen daher im Zusammenhang betrachtet werden. Das in diesen Figuren gezeigte erste Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Transformators weist einen ersten E-Kern 1, einen zweiten E-Kern 2, eine Primärwicklung 3, eine erste Sekundär wicklung 4 und eine zweite Sekundärwicklung 5 auf. Die Primär wicklung 3 hat genau eine Windung, die durch alle Wicklungs fenster der beiden E-Kerne 1, 2 hindurchgeht. Die erste Sekun därwicklung 4 läuft in einer ersten Schicht zunächst auch durch alle Wicklungsfenster beider E-Kerne 1, 2 hindurch, wird über eine Durchkontaktierung 8 auf die nächsthöhere Ebene geführt und durchläuft dort entgegen dem Uhrzeigersinn das linke Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1 sowie beide Wick lungsfenster des zweiten E-Kerns 2 und zweigt dann vor dem rechten Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1 nach rechts ab. Die erwähnten Ebenen sind durch isolierende Prepregs aus Kunststoffmaterial voneinander elektrisch isoliert. In Fig. 2 sind die beiden genannten Ebenen nicht getrennt dargestellt. Auch das dazwischen liegende Prepreg ist in der Figur wegge lassen. Gleiches gilt für die Darstellung der zweiten Sekun därwicklung 5 in Fig. 3. Diese läuft auf einer Ebene des in Multilayertechnik hergestellten Planartransformators durch alle Wicklungsfenster der beiden E-Kerne 1, 2, wird dann über die Durchkontaktierung 7 auf eine andere Ebene geführt und durchläuft dort im Uhrzeigersinn das rechte Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1 sowie beide Wicklungsfenster des zweiten E-Kerns 2 und zweigt dann vor dem linken Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1 nach links ab. Somit sind die durch die erste Sekundärwicklung 4 und die zweite Sekundärwicklung 5 definier ten Strompfade zueinander symmetrisch. Im Betrieb werden die erste Sekundärwicklung 4 und die zweite Sekundärwicklung 5 zueinander parallel geschaltet, um Unsymmetrien in der Trans formatorbelastung zu verhindern.

Eine Seitenansicht des ersten E-Kerns 1 ist in Fig. 23 gezeigt. Der erste E-Kern 1 besteht aus einem in Seitenansicht E-förmigen Grundkörper mit zwei Seitenschenkeln 15, 16 und einem Mittelschenkel 17. Eine Platte 18 ist von dem einen Seitenschenkel 15 zum anderen Seitenschenkel 16 über den Grundkörper gelegt und am Grundkörper mittels Klebstoff befe stigt. Der sich zwischen den beiden Seitenschenkeln erhebende Mittelschenkel 17 des E-Kerns 1 hat eine geringere Höhe als die beiden Seitenschenkel 15, 16. Auf diese Weise wird zwi schen dem Mittelschenkel 17 und der Platte 18 ein Luftspalt 21 freigehalten, dessen Größe wesentlich die elektromagnetischen Eigenschaften eines mit diesem E-Kern aufgebauten induktiven Bauelements beeinflußt. Zwischen dem Mittelschenkel 17 und den beiden Seitenschenkeln 15, 16 liegt jeweils ein Wicklungsfen ster 19, 20. Die magnetischen Eigenschaften des E-Kerns werden, abgesehen von der Größe des Luftspaltes 21, auch wesent lich durch das Material beeinflußt, aus dem der E-Kern gefer tigt ist. Geeignete Materialien zur Fertigung eines solchen E-Kerns sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig. Ergänzend sei ferner angemerkt, daß prinzipiell auch E-Kern- Ausführungen mit verteiltem Luftspalt eingesetzt werden kön nen. Bei diesen befindet sich der Luftspalt nicht nur an einem Schenkel des E-Kerns, sondern zwei oder sogar alle drei Schen kel des E-Kerns weisen einen Luftspalt auf. Ferner kann an stelle der Platte 18 auch ein weiterer E-Kern aufgesetzt werden.

Bei dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Transformators sowie bei dem zweiten, dritten und fünften Ausführungsbeispiel, die im folgenden erläutert wer den, ist der erste E-Kern 1 baugleich mit dem zweiten E-Kern 2.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators ist in den Fig. 4 bis 10, die im Zusammenhang zu betrachten sind, dargestellt. Die Fig. 4 bis 10 zeigen Sekundärwicklungen 6, 9 bzw. Abschnitte der Sekundärwicklungen 6, 9 dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Trans formators. Die Primärwicklung 3 ist genau so ausgeführt wie mit Bezug auf Fig. 1 für das erste Ausführungsbeispiel be schrieben.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen die erste Sekundärwicklung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei in Fig. 4 zwei Ebenen auf einmal dargestellt sind, während in den Fig. 5 und 6 die beiden Ebenen getrennt gezeigt werden. Auch hier befindet sich zwischen zwei Ebenen jeweils ein in den Figuren nicht darge stelltes Prepreg aus elektrisch isolierendem Kunststoffmateri al.

In der ersten Ebene (Fig. 5) läuft die erste Sekundär wicklung 6 durch alle Wicklungsfenster der beiden E-Kerne 1, 2 hindurch. Über die Durchkontaktierung 8 tritt sie auf die weitere Ebene (Fig. 6) über, geht dort durch das linke Wick lungsfenster des ersten E-Kerns 1 hindurch und zweigt vor dem linken Wicklungsfenster des zweiten E-Kerns 2 nach links ab.

Symmetrisch dazu ist die in den Fig. 7 bis 9 dargestellte zweite Sekundärwicklung 9 angeordnet. Hierbei entspricht die Darstellung in der Fig. 7 der Darstellung von Fig. 4, und die Darstellungen in den Fig. 8 und 9 entsprechen den Darstellun gen der Fig. 5 und 6.

Die zweite Sekundärwicklung 9 durchläuft auf der in Fig. 8 dargestellten Ebene alle Wicklungsfenster der beiden E-Kerne 1, 2, ist bei der Durchkontaktierung 7 zu der in Fig. 9 darge stellten Ebene durchkontaktiert und durchläuft auf letztge nannter Ebene nur das rechte Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1, ehe sie vor dem rechten Wicklungsfenster des zwei ten E-Kerns 2 nach rechts abzweigt.

Die Fig. 10 zeigt schließlich eine weitere Ebene (zumeist auf der Hauptplatine), zu der sowohl die erste Sekundärwick lung 6 als auch die zweite Sekundärwicklung 9 über die Durch kontaktierungen 13 und 14 hindurch kontaktiert ist. Diese in Fig. 10 dargestellte Ebene des Planartransformators führt wie gezeigt Endabschnitte der ersten Sekundärwicklung 6 und der zweiten Sekundärwicklung 9.

Während beim ersten dargestellten Ausführungsbeispiel die sekundärseitig erreichte Windungszahl 1 + 3/4 beträgt, ist sie bei dem soeben dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel 1 + 1/4. Im nachfolgend dargestellten dritten Ausführungsbei spiel werden zwei sekundärseitige Windungszahlen von 1/2 er reicht. Ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die durch die jewei ligen ersten und zweiten Sekundärwicklungen 6, 9, 11, 12 definierten Strompfade zueinander symmetrisch, und im Betrieb werden die erste und die zweite Sekundärwicklung 6, 9, 11, 12 zueinander parallel geschaltet, um eine unsymmetrische Bela stung des Transformators zu verhindern.

Das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators wird mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrie ben. Auch hierbei handelt es sich, wie schon bei den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen, um einen Transformator mit zwei E-Kernen 1, 2, der als Planartransformator in Multi layertechnik ausgeführt ist.

In Fig. 11 ist die Primärwicklung 10 des dritten Ausfüh rungsbeispiels dargestellt. Die Primärwicklung 10 weist genau eine Windung auf und läuft auf einer Ebene durch alle Wick lungsfenster der beiden E-Kerne 1, 2.

Die beiden Sekundärwicklungen 11, 12 sind auf einer anderen Ebene angeordnet, welche in Fig. 12 dargestellt ist. Jede der beiden Sekundärwicklungen 11, 12 läuft durch die beiden Wicklungsfenster jeweils eines E-Kerns 1, 2. Eine Parallelschaltung beider Sekundärwicklungen ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel nicht nötig, da beide E-Kerne 1, 2 von vornherein symmetrisch belastet sind.

Bei den oben dargestellten drei Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Transformators sind an den Mittelschenkeln der E-Kerne 1, 2 Luftspalte vorgesehen, die jeweils die glei che Größe haben. Außerdem sind beide E-Kerne 1, 2 jeweils aus gleichem Material gefertigt.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Transformators ist der mechanische Aufbau ganz ähnlich einem beliebigen der oben dargestellten Ausführungsbeispiele mit dem Unterschied, daß an den Mittelschenkeln 17 der E-Kerne 1, 2 Luftspalte 21 vorgesehen sind, die eine voneinander ver schiedene Größe haben. Gleichzeitig oder alternativ dazu können die beiden E-Kerne 1, 2 auch aus unterschiedlichem Material bestehen. Mittels dieser letztgenannten Maßnahmen lassen sich nichtlineare Induktivitäten in Abhängigkeit vom Strom erzeugen. Fig. 13 stellt den Sekundärstrom I in Abhän gigkeit von der Zeit t für ein solches viertes Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Transformators dar. Zunächst wächst der Strom I linear an. Zum Zeitpunkt t₀ geht einer der beiden E-Kerne 1, 2 in Sättigung, woraufhin sich sprunghaft der Stromanstieg pro Zeiteinheit vergrößert. Auf diese Weise können definiert gesteuerte Stromflanken erzeugt weiden. Darüber hinaus ist es möglich, die unterschiedlichen Luft spalte auch für eine nochmals feinere Variation der Teilspan nungen zu benutzen. Unterschiedliche Kernmaterialien haben auf die Teilspannungsvariation jedoch keinen Einfluß.

Ergänzend zu der in Fig. 13 dargestellten Stromstärke- Zeit-Abhängigkeit zeigt Fig. 14 eine gemessene Abhängigkeit der Induktivität L von der Sekundärstromstärke I für das vierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transforma tors. Man sieht bis ca. 3 A die größere Induktivität. Dann geht der Kern mit dem kleineren Luftspalt in Sättigung. Zwi schen etwa 5,5 A und 7 A stellt sich plateauartig eine kleine re Induktivität ein. Bei weiterer Erhöhung der Sekundärstrom stärke I sättigt schließlich auch der zweite Kern und die Induktivität fällt vollends ab. Ergänzend sei angemerkt, daß bei weiterer Erhöhung der Stromstärke die Induktivität wieder ansteigt, sobald die Stromstärke einen gewissen kritischen Wert übersteigt.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators ist in den Fig. 15 bis 17, die im Zusammen hang zu betrachten sind, dargestellt. Fig. 15 zeigt eine Primärwicklung 22, die im wesentlichen genau so ausgeführt ist wie die mit Bezug auf Fig. 1 für das erste Ausführungsbeispiel beschriebene Primärwicklung 3. Auch bei diesem Ausführungsbei spiel handelt es sich um einen in Multilayertechnik ausgeführ ten Planartransformator, bei dem die einzelnen planaren Lei tungsebenen durch isolierende Prepregs voneinander getrennt sind.

Fig. 16 zeigt eine erste Sekundärwicklung 23 und Fig. 17 eine zweite Sekundärwicklung 27 des fünften Ausführungsbei spiels. Die erste Sekundärwicklung weist zwei Endanschlüsse 25 und 28 auf. Zwischen diesen beiden Endanschlüssen 25, 28 durchläuft die erste Sekundärwicklung jedes Wicklungsfenster jedes der beiden E-Kerne 1, 2. Zwischen den Endanschlüssen 25, 28 der ersten Sekundärwicklung 23 zweigt von der ersten Sekun därwicklung 23 ein Leiter 24 als Stichleitung derart ab, daß ein Strompfad ausgehend von einem der beiden Endanschlüsse 25, 28 in den Stichleiter 24 nur einen Teil der Wicklungsfenster der beiden E-Kerne 1, 2 durchläuft. So würde im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein von dem Endanschluß 25 ausgehender Strompfad, der in den Stichleiter 24 abzweigt, nur das rechte Wicklungsfenster des ersten E-Kerns 1 durchlaufen. Es würde sich somit effektiv eine vierte Windung ergeben. Beginnt man den Strompfad bei dem anderen Endanschluß 28, so würde er bis in den Stichleiter 24 die beiden linken Wicklungsfenster beider E-Kerne 1, 2 und das rechte Wicklungsfenster des zwei ten E-Kerns 2 durchlaufen. Es würde hier also effektiv eine 3/4 Windung herausgeführt. Um die Lastsymmetrie zu bewahren wird dann in einem zweiten Layer eine weitere 3/4 Windung parallelgeschaltet. Letztgenannte weitere 3/4 Windung ist die in Fig. 17 gezeigte zweite Sekundärwicklung 27. Somit ent stehen zwei Ausgangsspannungen mit einem gemeinsamen Masse punkt. Abgegriffen am Kontaktpunkt 25 erhält man U_sekundär1 = U_primär. Abgegriffen am Kontaktpunkt 26, d. h. am Ende der Stichleitung 24, ergibt sich U_sekundär2 = 3/4 U_sekundär1. Die Anzahl der Lagen kann somit von drei (eine Lage U_sekundär1 und zwei Lagen U_sekundär2 mit zwei parallelen Wicklungen) auf zwei minimiert werden.

Im weiteren wird unter Bezugnahme auf die Fig. 18 bis 22, die im Zusammenhang zu betrachten sind, ein Planartransforma tor mit nur einem E-Kern 1 vorgestellt. Dieser letztgenannte Planartransformator ist zwar auch in Multilayertechnik ausge bildet, jedoch nicht Gegenstand der beanspruchten Erfindung. Die Leitungsebenen sind jeweils durch in den Figuren nicht dargestellte Prepregs voneinander getrennt. Durchkontaktierun gen 29, 30 gewährleisten definierte elektrische Übergänge zwischen den einzelnen Layern.

Fig. 18 zeigt die Primärwicklung 31 des letztgenannten Planartransformators. Diese Primärwicklung 31 durchläuft beide Wicklungsfenster des E-Kerns 1. An den Kontaktanschlüssen 34 und 35 wird die Primärspannung angelegt.

Fig. 19 zeigt eine planare Ebene einer ersten Sekundär wicklung 32 des letztgenannten Planartransformators. Analog dazu stellt Fig. 20 eine planare Ebene einer zweiten Sekundär wicklung 33 dieses Planartransformators dar. In den in den Fig. 19 und 20 gezeigten planaren Ebenen durchlaufen sowohl die erste Sekundärwicklung 32 als auch die zweite Sekundär wicklung 33 beide Fenster des E-Kerns 1 und bilden somit jeweils eine vollständige Windung.

Fig. 21 zeigt eine weitere Ebene des Multilayers. Hier durchläuft die erste Sekundärwicklung 32 nur das linke Wick lungsfenster des E-Kerns 1, und die zweite Sekundärwicklung 33 durchläuft nur das rechte Wicklungsfenster des E-Kerns 1. An diesem Beispiel erkennt man, daß sich N + 1/2 Windungen sogar mit einem einzigen E-Kern 1 realisieren lassen, indem bei der halben Windung die Leiterbahn nur ein Wicklungsfenster des E- Kerns 1 durchläuft. Zwei Sekundärwicklungen 32, 33 müssen zur Erreichung der Lastsymmetrie parallelgeschaltet werden. Eine solche Parallelschaltung ist für den letztgenannten Planar transformator in Fig. 22 schematisch gezeigt. An den mit den Bezugszeichen 36 und 37 beschrifteten Leitungsbahnenden liegt die Sekundärspannung an. In Fig. 22, wie auch schon in den Fig. 18 bis 21, stellen die runden Pads Anschlüsse dar, wäh rend die quadratischen Pads Durchkontaktierungen auf dem Multilayer sind. Die gezeigte Parallelschaltung wird auf zwei Ebenen durchgeführt. Dies kann entweder auf dem Multilayer oder auf einer doppelt kaschierten Hauptleiterplatine durch geführt werden.

Claims

1. Planartransformator in Multilayertechnik mit mindestens zwei E-Kernen (1, 2), einer Primärwicklung (3, 10, 31) und einer ersten Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32), wobei die Primärwicklung (3, 10, 31) jeden E-Kern (1, 2) in mindestens einem seiner Wicklungsfenster (19, 20) durch läuft und mindestens eine Windung der ersten Sekundär wicklung (4, 6, 11, 32) nur einen Teil der Wicklungsfen ster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

2. Planartransformator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33).

3. Planartransformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß mindestens eine Windung der zweiten Sekundär wicklung (5, 9, 12, 33) nur einen Teil der Wicklungsfen ster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

4. Planartransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die durch die erste Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32) und die zweite Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33) defi nierten Strompfade zueinander symmetrisch sind.

5. Planartransformator nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Endan schlüssen der ersten Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32) von der ersten Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32) mindestens ein erster Leiter derart abzweigt, daß ein Strompfad ausge hend von einem der beiden Endanschlüsse der ersten Sekun därwicklung (4, 6, 11, 32) in den ersten Leiter mindestens bei der Windung der ersten Sekundärwicklung (4, 6, 11, 32), von welcher der erste Leiter abzweigt, nur einen Teil der Wicklungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

6. Planartransformator nach auf einen der Ansprüche 2 bis 4 rückbezogenem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Endanschlüssen der zweiten Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33) von der zweiten Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33) mindestens ein zweiter Leiter derart abzweigt, daß ein Strompfad ausgehend von einem der beiden Endanschlüs se der zweiten Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33) in den zweiten Leiter mindestens bei der Windung der zweiten Sekundärwicklung (5, 9, 12, 33), von welcher der zweite Leiter abzweigt, nur einen Teil der Wicklungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

7. Planartransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Abzweigung des zweiten Leiters symmetrisch zur Abzweigung des ersten Leiters angeordnet ist.

8. Planartransformator in Multilayertechnik mit

- mindestens zwei E-Kernen (1, 2),
- einer Primärwicklung (22) und
- einer ersten Sekundärwicklung (23), die zwei Endanschlüs se (25, 28) aufweist,

wobei die Primärwicklung (22) jeden E-Kern (1, 2) in minde stens einem seiner Wicklungsfenster (19, 20) durchläuft und zwischen den Endanschlüssen (25, 28) der ersten Sekundär wicklung (23) von der ersten Sekundärwicklung (23) minde stens ein erster Leiter (24) derart abzweigt, daß ein Strompfad ausgehend von einem der beiden Endanschlüsse (25, 28) in den ersten Leiter (24) mindestens bei der Windung der ersten Sekundärwicklung (23), von welcher der erste Leiter (24) abzweigt, nur einen Teil der Wicklungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

9. Planartransformator nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine zweite Sekundärwicklung (27).

10. Planartransformator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß mindestens eine Windung der zweiten Sekundär wicklung (27) nur einen Teil der Wicklungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

11. Planartransformator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Endanschlüssen der zweiten Sekundärwicklung von der zweiten Sekundärwicklung minde stens ein zweiter Leiter derart abzweigt, daß ein Stromp fad ausgehend von einem der beiden Endanschlüsse der zweiten Sekundärwicklung in den zweiten Leiter mindestens bei der Windung der zweiten Sekundärwicklung, von welcher der zweite Leiter abzweigt, nur einen Teil der Wicklungs fenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.

12. Planartransformator nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abzweigung des zweiten Leiters sym metrisch zur Abzweigung des ersten Leiters (24) angeord net ist.

13. Planartransformator nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sekundär wicklung (4, 6, 11, 23, 32) und die zweite Sekundärwick lung (5, 9, 12, 27, 33)) parallelgeschaltet sind.

14. Planartransformator nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens zwei der E-Kerne (1, 2) Luftspalte (21) vorgesehen sind, die eine voneinander verschiedene Größe haben.

15. Planartransformator nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der E-Kerne (1, 2) aus unterschiedlichem Material bestehen.

16. Planartransformator nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Windung der Primärwicklung (3, 10, 22, 31) alle Wick lungsfenster (19, 20) aller E-Kerne (1, 2) durchläuft.