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Dokumentenidentifikation DE102005041131A1 31.05.2007
Titel Übertrager
Anmelder Phoenix Contact GmbH & Co. KG, 32825 Blomberg, DE
Erfinder Blanke, Jörg, 32657 Lemgo, DE
DE-Anmeldedatum 30.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005041131
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse H01F 27/29(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01F 27/28(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H01F 27/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H05K 1/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Interfacetechnik. Aus der Interfacetechnik sind elektronische Bauelemente, beispielsweise modulare Konverter, für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, insbesondere Trennverstärker, bekannt. Solche Trennverstärker können zur galvanischen Trennung, Umsetzung, Verstärkung und Filterung von Standard-, Normsignalen und Anpassung analoger Signale benutzt werden. Diese Trennverstärker sind im Eingangs-, Ausgangs- und Versorgungskreis galvanisch voneinander getrennt. Zur Trennung wird erfindungsgemäß ein separates Bauteil eines Übertragers in eine Leiterplatte eines Trennverstärkers mit Hilfe der SMD-Montagetechnik integriert, wobei der Übertrager eine Kombination aus induktiven Bauelementen, bestehend aus einem Mangetkern und Wicklung, und einem Substrat, welches innen liegende Leiterbahnen, die planare Kurzschlusswicklungen bilden, enthält.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Technisches Gebiet

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Interfacetechnik. Aus der Interfacetechnik sind elektronische Bauelemente, beispielsweise modulare Konverter für die Mess- Steuer- und Regelungstechnik, insbesondere Trennverstärker bekannt. Solche Trennverstärker können zur galvanischen Trennung, Umsetzung, Verstärkung und Filterung von Standard-, Normsignalen und Anpassung analoger Signale benutzt werden. Diese Trennverstärker sind im Eingangs-, Ausgangs- und Versorgungskreis galvanisch voneinander getrennt. Diese Trennung vermeidet die Beeinflussung verschiedener Sensorkreise und Aktorkreise untereinander dadurch, dass die Erdschleifen, die durch Erdung der verschiedenen Stromkreise entstehen unterbrochen werden.

Hintergrund im Stand der Technik

Die galvanische Trennung erfolgt z.B. durch induktive passive Bauelemente, welche die Eigenschaft besitzen, dass sie elektrische Energie übertragen können. Ein wichtiges passives Bauelement aus der Elektrotechnik ist der Transformator. Mit Hilfe eines Transformators lassen sich Wechselspannungen herauf- oder herunter transformieren. Wird der Transformator nicht zur Energieübertragung, wie im vorliegenden Beispiel, sondern zur analogen Informationsübertragung eingesetzt, wird der Transformator Übertrager genannt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Übertrager für die Übertragung von Energie und Signalübertragung eingesetzt wird. Beide elektronischen Bauteile funktionieren auf dem gleichen Prinzip der induktiven Bauelemente. Die elektronischen Bauteile von Trennverstärkern, einschließlich des Übertragers sind idR auf Leiterplatten montiert, wobei die Leiterplatte in einem Isolierstoffgehäuse angeordnet und mit Schraub- Steck- oder Federanschlusstechnik ausgestattet ist. Die Isolierstoffgehäuse sind auf Tragschienen nach EN 50 022 aufrastbar und somit beispielsweise in Schaltschränken montierbar. Der in Schaltschränken vorhandene Bauraum ist aber begrenzt. Durch diese Begrenzung entsteht ein Entwicklungsbedarf, die elektronischen Bauelemente, so auch das Isolierstoffgehäuse des Trennverstärkers, in der Baugröße zu minimieren und kostengünstiger herzustellen.

Trennverstärker aus dem Stand der Technik, die mit einem oder mehreren passiven Übertragern ausgestattet sind, sind hinreichend bekannt. Beispielsweise aus dem Produktkatalog "Signalkonverter Interface 2002" TNR 5123474/01.04.02-00 und dem "Neuheiten – Katalog 2004" TNR 5154139/15.04.04-00 der Firma Phoenix Contact GmbH & Co KG.

Solche Trennverstärker bestehen aus einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen. Ein elektronisches Bauelement davon ist der Übertrager, der zur galvanischen Trennung der Informationssignale dient. Wenn es keinen Weg gibt, über den Ladungsträger aus einem Stromkreis in einen anderen unmittelbar Benachbarten fließen zu können, spricht man von galvanischer Trennung der beiden Stromkreise. Der Informationsaustausch zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen ist durch den Übertrager möglich. Der Übertrager besteht z.B. aus einem Ringkern, aus beispielsweise weichmagnetischen Material, der mit mindestens zwei Wicklungen aus isoliertem Leiterdraht, umgeben ist. Die Schwierigkeit besteht darin, den Übertrager schnell, kostengünstig und platzsparend auf einer Leiterplatte, beispielsweise eines Trennverstärkers, zu montieren. Die Montage eines Übertragers auf eine Leiterplatte stellt daher hohe Anforderungen an die Montagetechnik. Um die Montage eines Übertragers mit Hilfe der SMD-Montagetechnik (SMD = Surface Mounting Device, oberflächenmontierbares Bauteil) vornehmen zu können, bei dem das zu montierende Bauelement mittels einer Saugpipette gehandhabt und auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert wird, schlägt die EP 1 104 931 A2 vor, einen modifizierten Ringkern zu benutzen, der an seiner äußeren Schmalseite zwei Oberflächenbereiche aufweist, die eine ebene Auflagefläche bilden, von der jeweils eine dazu dient, den Ringkern auf eine Trägerplatte aufzusetzen und auf ihr zu montieren. Die Trägerplatte kann dann ihrerseits auf eine Leiterplatte montiert werden. Ähnliches beschreibt die DE 38 345 90 A1. Der Nachteil dieser Bauanordnungen besteht darin, dass die sich ergebende Bauhöhe aus der Leiterplatte, der Trägerplatte und dem darauf angeordneten Übertrager für die Reduzierung der Baubreite von Trennverstärkern nicht geeignet ist.

Die DE 203 09 843 U1 schlägt daher vor, einen in SMD-Montagetechnik verarbeitbaren Übertrager einzusetzen, der einen Ringkern mit angeordneten Abstützfüßen besitzt, wodurch die Trägerplatte entfällt und der Ringkern direkt auf die Leiterplatte montierbar ist. Bei dieser Bauausführung ist die Bauhöhe durch Wegfall der Trägerplatte reduziert, aber der wesentliche Nachteil besteht immer noch darin, dass der Ringkern des Übertragers senkrecht auf der Leiterplatte angeordnet ist und somit eine zu große Bauhöhe ergibt.

Daher geht die DE 42 14 789 C1 den Weg, den Ringkern des Übertragers waagerecht auf der Leiterplatte zu montieren. Der große Nachteil dieser Bauausführung ist, dass die Windungen der Wicklung erst nachdem der Ringkern auf der Leiterplatte montiert wurde durch Justierbohrungen in der Leiterplatte fixiert werden kann und somit nicht SMD-montagetauglich ist.

Auch die DE 33 18 557 A1 zeigt eine Bauanordnung in waagerechter Ausführung, die für den Einsatz auf Leiterplatten geeignet ist. Eine Reduzierung der Bauhöhe ist auch hier nicht möglich.

Die DE 196 15 921 A1 beschreibt eine Bauausführung, in der eine Aussparung in der Leiterplatte zur Aufnahme eines Ringkernes enthalten ist. Dadurch ergibt sich eine niedrige Bauhöhe, die für den Einsatz in Trennverstärkern geeignet wäre. Der große Nachteil besteht darin, dass die Montage des induktiven Bauelementes in flacher Bauform nicht für die SMD-Montagetechnik und somit nicht für hohe Stückzahlen in der Fertigung geeignet ist. Diese Bauausführung erfüllt auch nicht die hohen Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken der EX-Norm.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein induktives Bauelement bzw. einen Übertrager für Trennverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die vorgenannten Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet und eine technische Lösung anzugeben, die es ermöglicht, einen kostengünstigen mit einfacher Funktionsgeometrie ausgestatteten Übertrager für Trennverstärker herzustellen, welcher eine geringe Bauhöhe aufweist und in SMD-Montagetechnik auf Leiterplatten montierbar ist und dennoch die hohen Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken der EX-Norm erfüllt.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen.

Beschreibung der Erfindung

Um eine mit diesen Merkmalen der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Übertrager in SMD-Montagetechnik fähiger Bauform und miniaturisierter Ausführung für schmale Isolierstoffgehäuse zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Trennverstärker herzustellen, der in seiner Leiterplatte eine Öffnung in einer ersten Ausführung für ein separates integrierbares Bauteil eines Übertragers enthält, wobei das Bauteil ein Funktionsteil in der Bauausführung des Trennverstärkers darstellt. In einer zweiten Ausführung ist das separate integrierbare Bauteil vormontiert und stellt erst nach der Montage mit der Leiterplatte des Trennverstärkers einen Übertrager dar. Bei der zweiten Ausführung wird der Übertrager erst dadurch vervollständigt, dass die Kurzschlusswicklungen beim Auflöten geschlossen werden. Mindestens ein Teil der Kurzschlusswicklungen befindet sich auf der Hauptplatine bzw. auf der Leiterplatte, wobei es sich um planare Kurzschlusswicklungen handeln kann. Alternativ kann dieses auch vorher durch eine separate Lötbrücke geschehen.

Die Übertragung analoger Signale in industrieller Umgebung ist besonders störanfällig. Die modularen Konverter für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik vermeiden die Verfälschung analoger Signale durch externe Störgrößen. Sie sichern und erhöhen durch die exakte Umsetzung, Trennung bzw. Anpassung analoger Signale die Übertragungsqualität und damit die Güte von Regelkreisen. Um diesen Qualitätsstandard bzw. die entsprechenden Normen auch bei der Reduzierung der Baugröße von Trennverstärkern zu erfüllen, ist es notwendig ein Übertragerbauteil zu entwickeln, welches die vorgenannten Anforderungen erfüllt und in die Öffnung der Leiterplatte und somit in das schmale Isolierstoffgehäuse des Trennverstärkers leicht mit Hilfe der SMD-Montagetechnik integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die nachstehenden technischen Angaben gelöst.

Die technische Lösung liegt in der Zusammenschaltung zweier oder mehrerer herkömmlich bewickelter Ringkerne zu einem Übertrager mit Primärwicklung und einer oder mehrerer Sekundärwicklungen, wobei die Zusammenschaltung der induktiven Bauelemente in Reihen- oder Parallelschaltung erfolgen kann. Dabei wird in der einfachsten Ausbaustufe auf den ersten Ringkern die Primär-, und auf den zweiten Ringkern die Sekundärspule gewickelt. Beide komplettierten Magnetkerne werden auf ein einstückiges Substrat, welches in der Innenlage eine oder mehrere Leiterbahnen aufweist, bestückt. Die Bestückung kann auch mit Hilfe eines SMD-Bestückungsautomaten erfolgen. Die Leiterenden der Wicklungen werden an den Anwickelzonen der Kontaktauflageflächen angewickelt. Über die Kontaktauflageflächen wird der elektrische Kontakt zu der beispielsweise Ansteuerschaltung hergestellt. Die an den Anschlussarmen des Substrats angeordneten Anwickelzonen werden in der Leiterplatte des Trennververstärkers ausgespart, damit das komplette oder vorgefertigte Bauteil des Übertragers plan auf der Leiterplatte aufliegen kann und somit SMD-lötfähig wird. Über die Ansaugfläche in der Mitte des Übertragers kann eine Unterdruck-Saugeinrichtung das Bauteil ansaugen, transportieren, über der Leiterplatte positionieren und ablegen. Des weiteren werden auf der Leiterplatte des Trennverstärkers die Leiterbahnen des Substrates über die Kontaktflächen, durch beispielsweise Verzinnen, zu einer kompletten Wicklung verbunden, die sowohl die Ausgangswicklung des induktiven primären Bauelements, als auch die Eingangswicklung des induktiven sekundären Bauelements darstellen. Das Material des Substrates stellt durch seinen Aufbau die Isolierung zwischen den Wicklungen dar. Die inneren Leiterbahnen sind mit mindestens 0,5 mm Isoliermaterial umgeben. Damit sind die hohen Anforderungen an EX geschützte Produkte in Bezug auf die Isolation realisierbar. Die für den EX-Bereich notwendigen Abstände, sowie die Luft- und Kriechstrecken zur sicheren galvanischen Trennung der Primär- und Sekundärwicklung werden durch den Mittelsteg und den Abstand der Leiterbahnen in den Mittellagen zum Substratrand fest vorgegeben. Durch eine entsprechende Anordnung der Leiterbahnen im Substrat können zwei oder mehrere Kurzschlusswicklungen realisiert werden, wobei die Kurzschlusswicklungen gleichmäßig auf beide Seiten der induktiven Bauelemente verteilt werden können, was gleichzeitig zu einer verbesserten Kopplung der induktiven Bauelemente führt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Die in den 1 bis 3 dargestellten Leiterbahnen 11 sind normalerweise im Substrat 10 enthalten und nicht sichtbar. Zum besseren Verständnis und Erläuterung sind die Leiterbahnen 11 auf der Oberfläche des Substrates 10 aufgezeigt. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung eines in einer Leiterplatte integrierten Übertragers in Draufsicht und

2 eine alternative Anordnung eines Übertragers mit Abstandselement zwischen zwei induktiven Bauelementen und

3 eine weitere Anordnung eines Übertragers mit drei induktiven Bauelementen in Parallelschaltung, sowie

4 eine Seitenansicht der 1.

In der 1 ist in schematischer Darstellung ein in einer Öffnung 22 einer Leiterplatte 20 integrierter Übertrager 1 aufgezeigt, wobei der Übertrager 1 aus einem Bauteil 2 mit einem Magnetkern 4, 4' aus einem weichmagnetischen Material, der ein Mittelloch 5 (nicht dargestellt) aufweist, durch das eine oder mehrere Wicklungen 6, 6' aus isolierten Draht 7 geführt sind und einem Substrat 10 mit innen liegenden Leiterbahnen 11, das Träger eines oder mehrerer komplettierte Magnetkerne 4, 4' mit 6, 6' ist, mit einem oder mehreren Stegen 12, 12', in denen eine oder mehrere innen liegende Leiterbahnen 11, angeordnet sind, sowie mit einem oder mehreren Anschlussarmen 13, bestehend aus einer Kontaktauflagefläche 14, die an der Stirnseite 48 und an der Unterseite 49 zur Verbindung der induktiven Bauelemente 3, 3' mit den auf der Leiterplatte 20 angeordneten elektronischen Bauelementen (nicht dargestellt) metallisiert ist und mit einer metallisierten Anschlusswickelzone 15 zur Befestigung der Anfangs- 16 und Endwindung 17 der Wicklung 6, 6' besteht, wobei das Bauteil 2 ein miniaturisiertes SMD-Montagetechnik fähiges elektronisches Bauelement ergibt und mit mindestens zwei induktiven Bauelementen 3, 3' ausgestattet ist. Damit das Bauteil 2 des Übertragers 1 SMD-montagetechnisch bestückbar ist, ist das Substrat 10 planar ausgeführt. Das planare Substrat 10 enthält zur Montage mit der Leiterplatte 20 eine Fläche 18 für die Saugpipette 19 (nicht dargestellt). Die Saugpipette 19 greift das Bauteil 2 des Übertragers 1 an der Fläche 18 und transportiert das Bauteil 2 zur Montage in die Leiterplattenöffnung 22, in der das Bauteil 2 integriert und über die metallisierten Kontaktauflageflächen 14 beispielsweise durch Löten, Bonden usw. mit der Leiterplatte 20 verbunden wird. Der Ausschnitt 23 der Leiterplattenöffnung 22 ist derart gestaltet, dass nach der Montage des Bauteils 2 die beiden induktiven Bauelemente 3, 3' in der Leiteröffnung 22 so fixiert sind, dass keine Möglichkeit des seitlichen Verschiebens der induktiven Bauelemente 3, 3' nach Außen möglich ist. Eine Verschiebung der beiden induktiven Bauelemente 3, 3' nach Innen, zur Substratmitte hin, ist ebenfalls durch die Begrenzung bzw. der Stegende nicht möglich. Des weiteren enthält das planare Substrat 10 in der Mitte und Längsrichtung des Substrates 10 auf gleicher Mittelachse verlaufend zwei Stege 12, 12' die voneinander in entgegen gesetzter Richtung verlaufen, auf die die bewickelten Ringkerne geschoben werden. Es gibt auch Bauausführungen bei denen die Montage durch einen SMD-Bestückungsautomaten erfolgen kann. Das Substrat 10 ist somit vorkonfektionierbar. Der Steg 12, 12' greift dabei durch das Mittelloch 5 der induktiven Bauelemente 3, 3', wobei das eine induktive Bauelement 3 das Primäre und das andere induktive Bauelement 3' das sekundäre Bauelement bildet. Das induktive Bauelement 3 besteht somit aus einem Magnetkern 4 mit einer Primärspule 6 und das induktive Bauelement 3' aus einem Magnetkern 4' mit einer Sekundärspule 6', wobei die Magnetkerne 4, 4' aus Ringkernen 8, 8' gebildet sind. Die Magnetkerne 4, 4' können alternativ auch als rechteckförmige Ferrit-Kerne ausgebildet sein. Die Kopplung der beiden komplettierten Magnetkerne 4, 6 mit 4', 6' erfolgt durch die im Substrat 10 innen liegende Leiterbahn 11, die durch das Mittelloch 5 der Ringkerne 8, 8' geführt wird, wobei die Leiterbahn 11 im Substrat aus einer gedruckten Schaltung gebildet wird. Die beiden anderen im Substrat 10 angeordneten Leiterbahnen 24, 25 verlaufen außerhalb der induktiven Bauelemente 3, 3'. Die Leiterbahnen 11, 24, 25 treten an den Stirnflächen 31, 31' des Substrates 10 aus und werden dort, auf der Leiterplatte 20, beispielsweise durch Löten, miteinander verbunden, wodurch sich Wicklungen ergeben. Sind wie in 1 im Substrat 10 dargestellt, drei Leiterbahnen 11, 24, 25 miteinander verbunden, ergeben sich daraus zwei Wicklungen 32, 37. Jede dieser Wicklung 32 und 37 bildet eine planare Kurzschlusswicklung 33, die die Primärwicklung 6 mit der Sekundärwicklung 6' koppelt. Die im Substrat 10 innen verlaufenden Leiterbahnen 11, 24, 25, welche die Kopplung der beiden induktiven Bauelemente 3, 3' zueinander vornehmen, sind mit mindestens 0,5 mm Isoliermaterial 35 umgeben und besitzen einen Randabstand entsprechend den Vorschriften der Norm EN 50020 und EN 50014, wodurch das Bauteil 2 des Übertragers 1 den Anforderungen der Eigensicherheit entspricht.

Der in 2 dargestellte Übertrager 1 stellt eine alternative Anordnung einer Bauausführung, die ebenfalls vorkonfektionierbar ist, zu 1 dar. Eine SMD-fähige Bestückung ist dann möglich, wenn an der an der Oberseite der kreisrunden Distanzhülse 27 eine kleine ebene Fläche (nicht dargestellt) für die Saugpipette angeordnet wird. Der Steg 12 im Substrat 10 ist nicht wie bei der Anordnung der Bauausführung nach 1 von zwei Seiten, woraus sich zwei Stege 12, 12' ergeben, zugänglich, sondern nur von einer Seite, wodurch sich ein längerer Steg 12 ergibt. Der Steg 12 ist daher Träger zwei induktiver Bauelemente 3, 3'. Die induktiven Bauelemente 3, 3' sind hintereinander angeordnet und durch ein Element 26 beabstandet. Das Element 26 ist vorzugsweise eine Distanzhülse 27 und besteht aus isolierendem Material 34 und wird beim Zusammenbau zwischen die beiden induktiven Bauelemente 3, 3' auf den Steg 12 geschoben. Mit einer Fläche (Abflachung nicht dargestellt) an der Distanzhülse 27 kann die Montage durch einen Bestückungsautomat erfolgen. Der Abstand zwischen den beiden induktiven Bauelementen 3, 3' kann durch unterschiedliche Längen der Distanzhülse 27 an die unterschiedlichsten Normenvorgaben, nicht nur an die EX-Norm, angepasst werden. Die beiden induktiven Bauelemente 3, 3' sind wie in 1 beschrieben mit zwei planaren Wicklungen 32, 37 über die Leiterbahnen 11, 24, 25 miteinander gekoppelt, wodurch sich zwei Kurzschlusswicklungen 33 ergeben. Alternativ kann die Leiterbahn 11, 24, 25 wie in 2 dargestellt auch aus zwei in geringen Abstand zueinander parallel verlaufender Leiterbahnen 11, 29 und Leiterbahnen 24, 29 und Leiterbahnen 25, 29 zur Kopplung der beiden induktiven Bauelemente 3, 3' bestehen. Die anderen Eigenschaften dieses Bauteiles 2 entsprechen denen, wie in 1 beschrieben, beispielsweise die der Anschlussarme 13.

3 zeigt eine weitere Anordnung einer Bauausführung eines Übertragers 1. Das Bauteil 2 des Übertragers 1 entspricht in der gedachten Linie der Außenkontur 39 in etwa einem symmetrischen Sechseck 40, mit drei, im Abstand von 120 Grad beabstandeten Ausschnitten 41. In der Mittellinie dieser Ausschnitte 41 ist jeweils ein nach Außen senkrecht gerichteter Steg 12, 12' angeordnet, der zur Aufnahme eines induktiven Bauelementes 3, 3' dient. An den beiden Innenseiten 42, 42' der Ausschnitte 41, die parallel zueinander verlaufen, schließen sich Anschlussarme 13, 13' an, die ebenfalls parallel zum Steg 12 verlaufen und wie nach 1 mit Kontaktflächen 14 und Anschlusswickelzonen 15 ausgebildet sind. Die abgespreizten Anschlussarme 13, 13' sind erfindungsgemäß derart angeordnet, das diese ebenfalls in etwa um 120 Grad voneinander beabstandet sind, um einen größtmöglichsten Abstand „X" zwischen die Anschlusswickelzonen 15, 15' für die isolierten Drähte 7, 7' der Wicklungen 6, 6' zu erreichen. Dieser Abstand „X" gewährleistet die notwendige Trennung zwischen zwei galvanisch getrennten Bereichen für die Zündschutzart „Eigensicherheit" des Übertragers 1 und erfüllt somit die Kriterien der Norm EN 50020. Dieses Bauteil 2 ist mit drei induktiven Bauelementen 3, 3' komplettiert, wovon ein induktives Bauelement 3 mit einer primär Wicklung 4 und zwei in Parallelschaltung dazu angeordneten induktiven Bauelementen 3' mit einer sekundär Wicklung 4' ausgestattet ist. Der Übertrager 1 ist in der Mitte des Substrates 10 mit einer Saugpipette (nicht dargestellt) ansaugbar und SMD-mäßig mit Hilfe eines SMD-Bestückungsautomaten 21 bestückbar. Zur Bestückung des Substrates 10 mit dem primären induktiven Bauelement 3 ist ein Steg 12 und/oder ein Anschlussarm 13 mit einer Identifizierungskennung „1", beispielsweise in Form einer Pin-Nummer 44, gekennzeichnet. Die Kennzeichnung „1" ermöglicht auch bei der Montage des Bauteiles 2 in der Öffnung 22 der Leiterplatte 20 eine sichere Ausrichtung des Bauteiles 2 durch den SMD-Bestückungsautomat 21. Nach der Bestückung des eingangsseitigen induktiven Bauelements 3 mit der primären Wicklung 6 auf dem Steg 12 erfolgt das Bestücken der anderen Stege 12' mit den beiden ausgangsseitigen induktiven Bauelementen 3' mit der sekundären Wicklung 6'. Die Stege 12, 12' und das Substrat 10 sind mit durchgängigen innen liegenden Leiterbahnen 11, wie aus 1 bekannt, ausgebildet. Bei den Leiterbahnen 11 kann es sich um eine oder mehrere Leiterbahnen 11 handeln. In dieser Anordnung der Bauausführung sind zwei parallel im geringen Abstand voneinander angeordnete Leiterbahnen 11, 29 vorhanden.. Die Besonderheit der Leiterbahnen 11, 29 besteht darin, das sich die Leiterbahnen 11, 29 nach der primären Eingangsseite 46 in zwei Richtungen 45, 45' zur Verbindung mit den beiden sekundären Ausgangsseiten 47, 47' gabeln. Auch bei dieser Bauausführung werden die Kurzschlusswicklungen erst durch z.B. Auflöten auf der Leiterplatte 20 vervollständigt. Die anderen Eigenschaften dieses Bauteiles 2 entsprechen denen, wie in 1 beschrieben, beispielsweise die der Anschlussarme 13.

Die 4 zeigt den nach 1 in der Leiterplatte 20 integrierten Übertrager 1 mit dem Bauteil 2 in Seitenansicht, aus der die geringe Bauhöhe „Y" gleich kleiner 4,6 mm gut ersichtlich ist. Die Bauhöhe „Y" wird durch den Magnetkern 4 und dessen Wicklung 6 bestimmt. Die im Substrat 10 innen liegenden Leiterbahnen 11 sind an der Stirnfläche 31 des Substrates 10 miteinander verbunden. Die anderen Eigenschaften dieses Bauteiles 2 entsprechen denen wie in 1 beschrieben, beispielsweise die der Anschlussarme 13.

1
Übertrager
2
Bauteil
3
Induktives Bauelement (primär)
3'
Induktives Bauelement (sekundär)
4
Magnetkern (primär)
4'
Magnetkern (sekundär)
5
Mitteloch
6
Wicklung (primär)
6'
Wicklung (sekundär)
7
isolierter Draht
8
Ringkern
8'
Ringkern
9
Frei
10
Substrat
11
Leiterbahn
12
Steg
12'
Steg
13
Anschlussarm
13'
Anschlussarm
14
Kontaktauflagefläche
14'
Kontaktauflagefläche
15
Anschlusswickelzone
15'
Anschlusswickelzone
16
Anfangswindung
17
Endwindung
18
Fläche
19
Saugpipette
20
Leiterplatte
21
SMD-Bestückungsautomat
22
Leiterplattenöffnung
23
Ausschnitt
24
Leiterbahn
25
Leiterbahn
26
Element
27
Distanzhülse
28
Frei
29
gedruckte Schaltung
30
Stirnfläche
31
Stirnfläche
31'
Stirnfläche
32
Wicklung I
33
Kurzschlusswicklung
34
Material
35
Isoliermaterial
36
Bauhöhe
37
Wicklung II
38
Frei
39
Aussenkontur
40
Sechseck
41
Ausschnitt
42
Innenseite
42'
Innenseite
43
Frei
44
Pin Nummer
45
Richtung
45'
Richtung
46
Eingangsseite
47
Ausgangsseite
48
Stirnseite
49
Unterseite
50
Oberseite
51
Frei
52
Frei
53
Frei


Anspruch[de]
Übertrager (1) bestehend aus einem Bauteil (2) mit

– einem Magnetkern (4) aus einem weichmagnetischen Material, der ein Mittelloch (5) aufweist, durch das eine oder mehrere Wicklungen (6) aus isoliertem Draht (7) geführt sind,

– einem Substrat (10) mit innen liegenden Leiterbahnen (11), das Träger eines oder mehrerer komplettierte Magnetkerne (4, 6) ist, mit einem oder mehreren Stegen (12), in denen ein oder mehrere innen liegende Leiterbahnen (11) zur Kopplung der auf die Stege (12) aufschiebbaren einem oder mehreren komplettierten Magnetkernen (4, 6) angeordnet sind, sowie mit einem oder mehreren Anschlussarmen (13) bestehend aus einer Kontaktauflagefläche (14) zur Verbindung der induktiven Bauelemente (3) mit den auf der Leiterplatte (20) angeordneten elektronischen Bauelementen und mit einer Anschlusswickelzone (15) zur Befestigung der Anfangs- (16) und Endwindung (17) der Wicklung (6),

– wobei die komplette Baugruppe (2) ein minituarisiertes elektronisches Bauelement ergibt und mit mindestens zwei induktiven Bauelementen (3, 3') ausgestattet ist.
Übertrager (1) bestehend aus einem Bauteil (2) mit

– einem Magnetkern (4) aus einem weichmagnetischen Material, der ein Mittelloch (5) aufweist, durch das eine oder mehrere Wicklungen (6) aus isoliertem Draht (7) geführt sind,

– einem Substrat (10) mit innen liegenden Leiterbahnen (11), das Träger eines oder mehrerer komplettierte Magnetkerne (4, 6) ist, mit einem oder mehreren Stegen (12), in denen ein oder mehrere innen liegende Leiterbahnen (11) zur Kopplung der auf die Stege (12) aufschiebbaren einem oder mehreren komplettierten Magnetkernen (4, 6) angeordnet sind, sowie mit einem oder mehreren Anschlussarmen (13) bestehend aus einer Kontaktauflagefläche (14) zur Verbindung der induktiven Bauelemente (3) mit den auf der Leiterplatte (20) angeordneten elektronischen Bauelementen und mit einer Anschlusswickelzone (15) zur Befestigung der Anfangs- (16) und Endwindung (17) der Wicklung (6),

– wobei die vormontierte Baugruppe (2) ein minituarisiertes elektronisches Bauelement ergibt und mit mindestens zwei induktiven Bauelementen (3, 3') ausgestattet ist und wobei sich mindestens ein Teil der Kurzschlusswicklung auf der Leiterplatte (20) befindet.
Übertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) ein planares Substrat (10) enthält, welches SMD-Montagetechnik fähig ist. Übertrager (1) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das planare Substrat (10) eine Fläche (18) für eine Saugpipette (19) aufweist. Übertrager (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (12) des Substrates (10) durch das Mittelloch (5) des induktiven Bauelements (3) greift. Übertrager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) ein primäres- und ein sekundäres induktives Bauelement (3, 3') enthält. Übertrager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das eine induktive Bauelement (3) aus einem Magnetkern (4) mit einer Primärspule (6) und das andere induktive Bauelement (3') aus einem Magnetkern (4') mit einer Sekundärspule (6') gebildet wird. Übertrager (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (4, 4') aus einem Ringkern (8) besteht. Übertrager (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (4, 4') aus einem rechteckigem Kern (8) besteht. Übertrager (1) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der auf dem Steg (12) angeordneten komplettierten Magnetkerne (4, 6) und (4', 6') durch die im Substrat (10) und der Leiterplatte (20) mindestens eine innen liegende Leiterbahn (11) erfolgt. Übertrager (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Substrat (10) und der Leiterplatte (20) innen liegenden Leiterbahnen (11) eine gedruckte Schaltung (30) ergeben. Übertrager (1) nach Anspruch 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (11) an der Stirnfläche (31) des Substrates (10) miteinander verbunden sind und mindestens eine Wicklung (32) ergeben. Übertrager (1) nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (32) mindestens eine planare Kurzschlusswicklung (33) bildet, die die Primärwicklung (6) mit der Sekundärwicklung (6') koppelt. Übertrager (1) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Substrat (10) innen liegende Leiterbahnen (11) mit mindestens 0,5 mm Isolierungsmaterial (35) umgeben sind. Übertrager (1) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) die Norm EN 50020 der Eigensicherheit erfüllt. Übertrager (1) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauhöhe (36) des Bauteils (2) gleich kleiner 4,6 mm beträgt.






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