THT直插式小型电源变压器结构设计

　　在开关电源、工控控制板、小型家电驱动板的板级电源设计环节，直插式变压器是隔离变压、能量传递的核心磁性部件，这款THT安装形式的变压器，适配常规波峰焊、手工焊的通孔插装工艺，不需要额外定制SMT贴装治具，对于中小批量的电源板生产、样机打样阶段的板卡装配来说，能大幅降低生产端的工艺适配成本。从实际板上安装的边界来看，该器件本体长度38.5mm、宽度44mm，安装引脚的节距基准为5x27.5mm，整体安装后的本体高度控制在44mm，在布局阶段需要注意，磁芯顶部与板卡上方的结构件、外壳内壁需要预留至少2mm的安全绝缘间隙，插针伸出PCB板面的焊接端长度控制在2.3-2.8mm区间，避免焊盘过孔穿针后余长过长触碰相邻走线或者底层元件。

　　设计这款变压器结构的时候，首先是围绕骨架的爬电距离做的结构优化，高低压侧的引脚之间通过骨架上的隔栏做物理分隔，满足安规要求中基本绝缘的爬电距离要求，不需要额外在引脚之间追加绝缘挡片，减少生产环节的物料与人工成本。磁芯采用的是常规EI型对接结构，骨架顶部预留的磁芯安装槽做了0.1mm的单边公差余量，磁芯装入后点胶固定的溢胶槽设计在骨架两侧，不会让胶水流到引脚区域影响焊接可靠性。引脚部分采用的是方形直插针，针体做了镀锡处理，插入PCB过孔的时候，方形针的棱角可以刺破过孔内的助焊剂氧化层，提升焊接的浸润效果，相比圆形插针，在波峰焊过程中不容易出现虚焊、连焊的问题。从实际应用场景来看，这款变压器适配功率在15-25W区间的小功率隔离电源，

　　常见于工控PLC的辅助供电模块、小型家电的控制板电源、路由器与交换机的板载隔离电源场景，在结构选型的时候，需要注意引脚的排布顺序与板上走线的匹配度，该骨架的引脚分两侧排布，一侧为初级绕组引脚，一侧为次级绕组引脚，布局时将初级侧靠近电源输入端口，次级侧靠近后端负载电路，可以减少板上走线的交叉，降低电源回路的EMI干扰。骨架的绕线区域做了分层挡墙设计，初级绕组绕制完成后包裹三层绝缘胶带再绕制次级绕组，配合骨架本身的隔栏结构，可以满足交流2500V的耐压绝缘要求，不需要额外在绕组之间追加绝缘隔板。磁芯与骨架的配合处做了定位卡扣，磁芯装入后不需要额外的夹具固定就可以完成点胶固化，提升绕线加工环节的生产效率。在板卡布局的安装边界上，

　　除了本体的长宽尺寸需要预留空间外，还要注意变压器本体两侧的引脚焊接区域，需要预留至少1mm的走线避让空间，避免焊盘与相邻走线的间距不足导致焊接时连锡。另外，变压器本体的底部与PCB板面之间预留了0.8mm的间隙，一方面可以避免焊接时助焊剂残留堆积在器件底部无法清理，另一方面也可以给板上底层的贴片元件预留一定的高度空间，提升PCB板面的空间利用率。对于结构设计人员来说，在做整机外壳的结构设计时，需要注意变压器本体的高度方向不要与外壳的加强筋、固定柱产生干涉，尤其是磁芯顶部的标识区域，不要被结构件压住，避免磁芯受力产生碎裂或者绕组绝缘层破损的问题。从建模的细节来看，该模型还原了骨架上的绕线隔栏、插针的根部倒角、磁芯表面的标识区域、骨架两侧的点胶槽结构，在做板卡的三维装配干涉检查的时候，可以直接导入模型进行整体装配验证，不需要再对模型做简化处理，插针的位置尺寸完全匹配实际器件的安装尺寸，导入PCB设计软件后可以直接生成对应的封装库，减少封装绘制的误差。