Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planar- Transformator zur Energieübertragung.

Transformatoren werden häufig zur galvanischen Trennung von Stromkreisen nach verschiedenen Normen eingesetzt, wobei je nach Auslegung der Transformatoren über diese Energie, Signale und/oder Daten übertragen werden können.

Planar-Transformatoren, d.h. Transformatoren, die sich in Folge einer besonderen Bauform durch eine flache Bauweise auszeichnen, werden zur Energieübertragung insbesondere im Rahmen von Trennverstärkern eingesetzt, welche hierbei eine galvanische Trennung mehrerer Stromkreise bereitstellen und/oder auch verschiedene Wechselspannungsniveaus

verbinden können.

Ein stark vereinfachtes Blockschaltbild betreffend den Einsatz eines Transformators innerhalb eines

Trennverstärkers zur galvanischen Trennung zwischen einem Primärkreis und wenigstens einem Sekundärkreis bei der Signalverarbeitung von Analogsignalen ist der beigefügten Fig. 15 zu entnehmen. Demgemäß liegt an der mit 1 gekennzeichneten

Anschlussverbindung im Betrieb ein zu verarbeitendes

Eingangssignal an, insbesondere eine analoge

Eingangsspannung oder ein analoger Eingangsstrom, und die mit 2 gekennzeichnete Anschlussverbindung ist auf Masse (GND1) gelegt. In Bezug auf die in Fig. 15 skizzierte

Signalverarbeitungskette wird das analoge Eingangssignal in der Regel einer Eingangssignalverarbeitungsschaltung zugeführt, und das hierüber verarbeitete Signal

anschließend z.B. an den Primärkreis eines zur

Signalübertragung angepassten Transformator gelegt. Über den Sekundärkreis des Transformators wird das Signal abgegriffen und einer Ausgangssignalverarbeitung, welche z.B. eine Verstärkerschaltung und gegebenenfalls noch eine Filterschaltung umfasst, zugeführt, bevor an der mit 5 gekennzeichneten Anschlussverbindung das Ausgangssignal am Ende der Signalverarbeitungskette abgreifbar ist. Die mit 6 gekennzeichnete Anschlussverbindung ist wiederum auf Masse (GND2) gelegt. Mittels des zur Signalübertragung

angepassten Transformators können folglich die Schaltungen der Eingangssignalverarbeitung und die Schaltungen der Ausgangssignalverarbeitung galvanisch voneinander getrennt werden .

In Bezug auf die in Fig. 15 ebenfalls skizzierte

Energieübertragung zur Versorgung einzelner aktiver

Schaltungen der Signalverarbeitungskette mit der

notwendigen Betriebsspannung wird üblicherweise ein

weiterer, jedoch zur Energieübertragung angepasster

Transformator eingesetzt, der im dargestellten Fall eine galvanische Trennung eines Primärkreises und zweier

Sekundärkreise sicherstellt. Hierbei wird an den

Primärkreis des Transformators über die mit 7

gekennzeichnete Anschlussverbindung eine

Energieversorgungsschaltung angeschlossen, die z.B. eine Eingangsspannung von 20 bis 30 V bereitstellt, wobei die mit 8 gekennzeichnete Anschlussverbindung wiederum auf Masse (GND3) gelegt ist. Über zwei gleichberechtigte, voneinander und vom

Primärkreis galvanisch getrennte Sekundärkreise des

Transformators wird dann über einen der Sekundärkreise z.B. der Eingangssignalverarbeitungsschaltung Energie zur

Spannungsversorgung übertragen über den anderen

Sekundärkreis z.B. der Verstärkerschaltung Energie zur Spannungsversorgung übertragen. Die hierbei in den Primär- und Sekundärkreisen anliegenden Ströme sind folglich wesentlich größer als die Ströme, die in den Kreisen eines zur Signalübertragung angepassten Transformators anliegen, welche somit in der Regel auch zu einer wesentlich erhöhten Wärmeentwicklung führt. Die Wärmeentwicklung ist ferner in der Regel umso größer, je kleiner die Dimensionierung des Transformators ausgelegt ist. Dies wiederum steht jedoch dem generellen Bestreben einer stetigen Miniaturisierung von elektrischen und elektronischen Bauteilen entgegen. So kann zwar die bei elektronischen Bauteilen anfallende Wärme häufig ferner durch Konvektion an die Umgebung abgegeben werden, welches im Hinblick auf die durch die

Miniaturisierung steigende volumenspezifische Wärmeleistung solcher Bauteile jedoch auch unter Zuhilfenahme von

Belüftungsöffnungen oftmals nicht mehr gewährleistet werden kann und folglich zu der Gefahr einer Überschreitung der zulässigen Bauteiltemperaturen führen kann.

Ferner sind Transformatoren zur Energieübertragung häufig in Geräten gemeinsam mit weiteren

elektrischen/elektronischen Bauteilen eingehaust, wobei eine Vielzahl von solchen Geräten wiederum jeweils

benachbart zueinander angeordnet ist, z.B. entlang einer Tragschiene. Dies führt zu einer nochmals wesentlich erhöhten Wärmeentwicklung insgesamt und bedingt folglich den Einsatz zusätzlicher Wärmeableitungselemente, z.B. auch eines zwischen jeweils zwei solcher Geräte angeordneten Kühlkörpers, wie beispielsweise in der DE 10 2008 059 320 AI vorgesehen.

Je nach Einsatzgebiet eines solchen oder ähnlichen

Trennverstärkers kann für die Energieübertragung auch eine eigensichere galvanische Trennung einzelner oder aller Kreise notwendig sein, wie insbesondere bei in Ex ^¬ Bereichen, d.h. in explosionsgefährdeten Bereichen, eingesetzten Schaltungen, die mit Energie versorgt werden müssen.

Eigensicher bedeutet hierbei, dass der Transformator hinsichtlich der Geometrie derart ausgelegt und optimiert ist, dass der Transformator für ein bestimmtes Schutzniveau Stör-unanfällig ist und vorgeschriebene Trennabstände sicherstellt. Dies kann grundsätzlich sowohl durch

gewickelte Spulen als auch durch auf Leiterplatten

gedruckte oder geätzte Spulen gewährleistet werden. Dabei ist bei gedruckten oder geätzten Spulen von Vorteil, dass keine zusätzlichen Wicklungsprozesse benötigt werden und eine gute Reproduzierbarkeit gewährleistet werden kann. Weitere Vorteile können in einer gegenüber gewickelten Spulen grundsätzlich verbesserten thermischen Eigenschaft bei gleichem Kernvolumen liegen und die Herstellungskosten können geringer ausfallen. Aus der DE 41 37 776 ist ein

Hochfrequenzleistungsübertrager in Multilayertechnik bekannt, der basierend auf einem E-E-Kern Primär- und Sekundärwicklungen auf verschiedenen Multilayerplatten ausbildet, die jeweils ein Kernloch zur Aufnahme des zumindest mittleren Schenkels des Kerns aufweisen. Die Stromkreisführung ist folglich durch die beiden äußeren Schenkel in horizontaler Ausdehnung begrenzt und jegliche getrennten Stromkreise müssen zwangsläufig in verschiedenen Lagen ausgebildet werden, welches zu einer großen

vertikalen Ausdehnung führt und bei notwendiger Wärmeabfuhr eine nochmals entsprechend größere Dimensionierung nach sich zieht.

Aus der WO 03/003391 AI ist ein E-I oder E-E-Übertrager bekannt der zwei um den Mittelsteg gewickelte Spulen und zwei um den gleichen Außenschenkel gewickelte Spulen aufweist. Hierdurch lassen sich zwei Primär- und zwei

Sekundärspulen verwirklichen, wobei die ersten Primär- und Sekundärspulen eine erste Übertragungsstrecke bilden und um den Mittelsteg angeordnet sind und die zweiten Primär- und Sekundärspulen eine zweite Übertragungsstrecke bilden und um den Außenschenkel angeordnet ist. Dieser Übertrager eignet sich somit nicht für Anwendungen, bei welchen

Energie von einem Primärkreis auf zwei Sekundärkreise übertragen werden soll, wobei bei allen drei Kreisen eine galvanische, insbesondere eigensichere Trennung gegeben sein muss .

Es sind ferner Planar-Transformatoren (oder auch planarer Übertrager) bekannt, bei denen einzelne Windungen oder (Teil-) Wicklungen oder auch gesamte Kreise des

Transformators im Wesentlichen in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Dies ermöglicht eine flache Bauform, so dass der Transformator beispielsweise auch in Geräte mit geringer Bauhöhe integriert werden kann. So beschreiben z.B. die Voranmeldungen DE 10 2012 016 569 AI und die DE 10 2012 003 364 AI der hiesigen Anmelderin planare Übertrager, die einen Schichtenaufbau mit einer Mehrzahl von

Stromkreisen aufweisen, wobei ein erster Stromkreis eine Primärwicklung sein kann und galvanisch von einem zweiten Stromkreis getrennt ist, der eine Sekundärwicklung sein kann, und mit mindestens einen magnetischen Kern. Der erste Stromkreis und der zweite Stromkreis liegen hiernach im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene und bilden eine Schicht innerhalb des Schichtaufbaus . Beim planaren

Übertrager gemäß DE 10 2012 016 569 AI ist ferner

mindestens der erste Stromkreis oder der zweite Stromkreis in eine Mehrzahl galvanisch voneinander getrennten

Stromkreisen unterteilt, wobei die galvanisch voneinander getrennten Stromkreise des ersten Stromkreises bzw. des zweiten Stromkreises in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Beim planaren Übertrager gemäß DE 10 2012 003 364 AI erstrecken sich die Stromkreise jeweils in vertikaler Richtung in eine Mehrzahl von Teilstromkreisen, die Verbindungselemente elektrisch mit einander verbunden sind.

Um vorgeschriebene Trennabstände zwischen den Stromkreisen einschließlich deren Windungen oder (Teil-) Wicklungen sowie zum magnetischen Kern einzuhalten, sind hierbei gemäß beiden Voranmeldungen die Windungen oder (Teil-) Wicklungen der Stromkreise jeweils auf inneren Schichten des

Schichtenaufbaus ausgebildet und über Durchkontaktierungen zur elektrischen Kontaktierung nach außen geführt. Ist z.B. als Trennabstand in festem Isolationsmedium zwischen zwei galvanisch getrennten Stromkreisen eine

Mindestisolationsdicke des Isolationsmediums von TO

vorgeschrieben, lehren die Voranmeldungen, dass und wie diese Dicke zwischen allen galvanisch getrennten

Stromkreisen einschließlich deren Windungen oder

(Teil-) Wicklungen einzuhalten ist und, dass und wie

lediglich eine halbe solche Dicke jeweils zum magnetischen Kern einzuhalten ist. Die klassische Herangehensweise zur Dimensionierung von Planar-Transformatorn bzw. Planartransformatoren kann somit darin gesehen werden, in einem Multilagenaufbau alle

Windungen oder (Teil-) Wicklungen übereinander um einen gemeinsames Loch auf der Leiterplatte zu positionieren, wobei die Dicke der einzelnen Isolationsschichten

entsprechend der Isolationsanforderungen gewählt werden muss. Durch ein zentrales Loch wird ein Magnetkern geführt. Um den so entstandenen magnetischen Kreis zu schließen, werden typischerweise zwei weitere Löcher in die

Leiterplatte eingebracht und durch diese ebenfalls der Magnetkern geführt. Um den magnetischen Kreis ohne

Auftrennen der Leiterplatte zu schließen, besteht der

Magnetkern aus zwei Anteilen, die entweder verklebt oder geklammert werden. Die so verwendeten Kerne sind z.B. E- Kerne oder ER- bzw. EQ-Kerne.

Durch die übereinander geschichtete Anordnung der Windungen oder (Teil-) Wicklungen von Stromkreisen wird eine hohe HauptInduktivität und eine gute Kopplung bzw. eine geringe Streuinduktivität erreicht, was positive Auswirkungen auf die Signalqualität hat. Als Nachteil ist zu nennen, dass bei hohen Isolationsanforderungen und vielen galvanisch zu trennenden Windungen oder (Teil-) Wicklungen verschiedener Stromkreise eine aufwändige Leiterplattentechnologie verwendet werden muss.

Dieser Nachteil kann umgangen werden, wenn die Windungen oder (Teil-) Wicklungen teilweise nebeneinander und

teilweise übereinander angeordnet werden. Hierzu müssen lediglich zwei Löcher in die Leiterplatte, z.B. durch

Fräsung, gebracht werden, durch die jeweils ein Schenkel eines U-förmigen Magnetkerns gebracht wird. Der magnetische Kreis wird auch hier wiederum durch die Verwendung zweier Teilkerne geschlossen.

Um jedes Loch herum wird mindestens eine Windung oder

(Teil-) Wicklung platziert. Dadurch kann ein Teil der

Isolationsanforderungen in die horizontale Ebene verlagert werden. Durch diese Maßnahme wird der Planar-Transformator dünner und es können weniger Lagen verwendet werden, was aus Kostengründen vorteilhaft ist. Der mögliche Nachteil einer dadurch entstandenen geringeren Kopplung bzw.

größeren Streuinduktivität kann häufig schaltungstechnisch kompensiert werden.

Werden Planar-Transformatoren bzw. Planartransformatoren für Trennverstärker oder ähnliche Funktionalitäten

benötigt, gibt es häufig besondere Anforderungen an die Isolationseigenschaften der Übertrager. Dies äußert sich beispielsweise in Luft- und Kriechstrecken von einigen Millimetern für Isolationsfestigkeiten im kV-Bereich, die in speziellen Normen und Vorschriften geregelt sind. Aber auch innerhalb der Leiterplatten gibt es

Sicherheitsabstände zwischen den einzelnen galvanisch getrennten Wicklungen, so ist z.B. in der Norm DIN EN

61010-1 geregelt, dass für Spannungsklassen bis 300 V zwei Leiter, die zu unterschiedlichen Stromkreisen oder

Wicklungen gehören und nebeneinander auf derselben inneren Lage angeordnet sind, min. 0,4 mm Abstand zueinander einhalten müssen. Auch gibt es spezielle Anforderungen an die Spannungsfestigkeit der einzelnen Isolationsschichten des Lagenaufbaus der Leiterplatte. Dies betrifft z.B. zwei Leiterbahnen unterschiedlicher Stromkreise oder Wicklungen, die sich auf unterschiedlichen Lagen kreuzen. Um die

Isolationsanforderungen hier einzuhalten, kann sich bei geforderter Isolierung eine gewisse Mindestdicke der einzelnen Isolationslagen ergeben.

Sollen Planartransformatoren für den Explosionsbereich dimensioniert werden, so sind die Anforderungen häufig noch stärker, so dürfen beispielsweise nach der DIN EN 60079-11 Leiterbahnen in fester Isolierung bei der 375 V

Spannungsklasse und Schutzniveau ia, ib einen Mindestwert von 1 mm nicht unterschreiten. Dies gilt für Leiterbahnen auf Innenlagen einer Leiterplatte sowohl in horizontale Richtung (nebeneinander auf derselben Lage) als auch in vertikaler Richtung (übereinander auf unterschiedlichen Lagen mit Isolationsschicht dazwischen) .

Luft- und Kriechstrecken auf der Oberfläche der

Leiterplatte werden in der nachfolgenden Beschreibung mit LS bezeichnet, feste Isolierung in horizontaler Richtung mit „x" und in vertikaler Richtung mit „y" . Gibt es mehrere Stromkreise mit unterschiedlichen Isolationsanforderungen, kann zur besseren Übersichtlichkeit mit LSij auf die

Isolation zwischen Stromkreis i einschließlich dessen Windungen oder Wicklung und Stromkreis j einschließlich dessen Windungen oder Wicklung zugegriffen werden. So würde beispielsweise LS23 die Luft- und Kriechstrecke zwischen Stromkreis 2 und Stromkreis 3 charakterisieren.

Durch die Verwendung spezieller Lackierungen können Luft- und Kriechstrecken teilweise vermieden bzw. verringert werden. In gewissen Normen ist auch geregelt, dass Luft- und Kriechstrecken auch aufgeteilt werden können, so kann beispielsweise eine geforderte Luftstrecke von 5 mm in zweimal 2,5 mm unterteilt werden. Dies kann z.B. von Nöten sein, da der Magnetkern prinzipiell als elektrisch leitfähig angenommen wird. So kann beispielsweise der

Primärkreis zum Magnetkern eine Luft- und Kriechstrecke von 2,5 mm aufweisen und der Magnetkern zum Sekundärkreis ebenfalls eine Luft- und Kriechstrecke von 2,5 mm. Der Kern liegt dann auf einem virtuellen „Zwischenpotential".

Es ist eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, bei einem Planar-Transformator zur Energieübertragung, welcher wenigstens drei galvanisch voneinander getrennte

Stromkreise bereitstellen soll, die Wärmeabfuhr nochmals zu verbessern, insbesondere auch bei verbesserter Ausnutzung des durch die vertikale und horizontale Ausdehnung eines Planar-Transfomators umschlossenen Volumens, um hierdurch zweckmäßig gleichzeitig die weitere Miniaturisierung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen

voranzutreiben, so dass ein solcher Planar-Transformator insbesondere auch innerhalb von Trennverstärkern einsetzbar ist, wobei bevorzugt auch bei benachbarter Anordnung einer Vielzahl von Geräten mit solchen Trennverstärkern, z.B. entlang einer Tragschiene, auf zusätzliche Kühlkörper verzichtet werden kann. Ziel der Erfindung ist es folglich insbesondere auch, mit einer möglichst kostengünstigen Leiterplattentechnologie einen Planar-Transformator mit möglichst vielen galvanisch „gut" (sprich: hohe

Isolationsklassen) voneinander getrennten Stromkreisen einschließlich deren Windungen oder Wicklungen

bereitzustellen.

Die Erfindung löst die Aufgabe in überraschender Weise durch einen Gegenstand mit dem Merkmal des Anspruch 1, wobei bevorzugte Ausgestaltungen Gegenstand der

Unteransprüche sind.

Demgemäß ist ein Planar-Transformator zur

Energieübertragung mit einer vertikalen Ausdehnung und einer horizontalen Ausdehnung vorgesehen, der eine

sandwichartig aufgebaute Leiterplatte mit mindestens drei Lagen zum Ausbilden elektrischer Leiterbahnen aufweist, wobei eine erste und eine zweite dieser Lagen Außenlagen der Leiterplatte bilden und jede weitere dieser Lagen eine Innenlage der Leiterplatte bildet, und wobei zwischen allen diesen Lagen jeweils ein Isolationsmaterial mit einer

Mindestdicke angeordnet ist. Ferner ist eine Anzahl von wenigstens drei jeweils voneinander galvanisch getrennten Stromkreisen umfasst, wobei ein erster Stromkreis einen Primärkreis bildet, ein zweiter Stromkreis einen ersten Sekundärkreis und jeder weitere Stromkreis einen weiteren gleichberechtigten Sekundärkreis des Planar-Transformators bildet, und wobei zur Energieübertragung über den

Primärkreis Strom eingespeist und über die Sekundärkreise jeweils ein Ausgangsstrom abgeführt wird. Ein magnetischer Kern umschließt zumindest teilweise den sandwichartigen Aufbau und wirkt zumindest auf den ersten, zweiten und dritten Stromkreis. Der magnetische Kern ist aus zwei miteinander verbundenen, magnetischen Kernteilen

zusammengesetzt, wobei ein erster Kernteil mit einem

Mittelteil und zwei Außenschenkeln eine U-Form ausbildet, und wobei die Leiterplatte zwei Aussparungen aufweist und die beiden Außenschenkel des ersten Kernteils in diese Aussparungen eingesetzt und an deren, vom Mittelteil entfernten Enden mit dem zweiten Kernteil verbunden sind. Für genau einen einzigen Stromkreis der wenigstens drei Stromkreise ist eine Leiterbahn auf wenigstens einer der Außenlagen ausgebildet und für alle weiteren der wenigstens drei Stromkreise sind Leiterbahnen auf einer Innenlage oder mehreren Innenlagen ausgebildet, wobei eine Leiterbahn von wenigstens einem Stromkreis der wenigstens drei Stromkreise um einen ersten Außenschenkel herum gewunden ist und Leiterbahnen von wenigstens zwei weiteren Stromkreisen der wenigstens drei Stromkreise um den zweiten Außenschenkel herum gewunden sind.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass für

wenigstens zwei weitere Stromkreise der wenigstens drei Stromkreise Leiterbahnen auf ein und derselben Innenlage ausgebildet sind.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, für jede, auf einer Lage zum Ausbilden elektrischer Leiterbahnen

ausgebildete Leiterbahn zumindest mit einem Ende mit einer Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, die mit einer, auf einer anderen Lage angeordneten Anschlussverbindung zum elektrischen Kontaktieren der Leiterbahn elektrisch

verbunden ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die

Durchkontaktierung durchgängig sowohl durch alle Lagen der Leiterplatte geführt und mit elektrisch leitfähigem

Material ausgekleidet ist.

Eine ergänzende oder alternative Weiterbildung sieht vor, dass ein vorgegebener minimaler Abstand einer Luft- und Kriechstrecke zwischen zwei Stromkreisen den minimalen Abstand zwischen der Durchkontaktierung eines Stromkreises und den Rändern der beiden Aussparungen festlegt.

Eine weitere ergänzende oder alternative Weiterbildung sieht vor, dass eine zu einer um einen Außenschenkel gewundenen Leiterbahn zugehörige Durchkontaktierung stets im Innern der um den Außenschenkel gewundenen Leiterbahn angeordnet ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltung sehen vor, dass für wenigstens einen der Stromkreise Leiterbahnen um beide Außenschenkel herum gewunden sind und/oder auf zwei

verschiedenen Lagen ausgebildet sind.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass der Planar-Transformator nach der Erfindung im Gehäuse eines Trennverstärkers integriert ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltung sehen vor, dass

wenigstens eine, auf einer Außenlage ausgebildete

Leiterbahn ein Schutzlack übergezogen ist und/oder der Kern in Bezug auf die galvanische Trennung der Stromkreise dem Potential der, auf einer Außenlage ausgebildeten Leiterbahn zuzuordnen ist.

Als Leiterplattentechnologie kommt folglich ein Standard- Multilayer-Lagenaufbau in Betracht, typischerweise

insbesondere mit 4 oder 6 Lagen. Die Dicken der

Isolationslagen sind je nach Isolationsanforderung gewählt. So kann es auch vorkommen, dass eine Isolationsschicht aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt wird.

Bei einem solchen Lagenaufbau in Standard- Leiterplattentechnologie gibt es leitfähige Innen- und Außenlagen, die durch Isolationsschichten voneinander getrennt sind. Die Isolationsschichten können z.B. Kerne oder auch sogenannte „Prepregs" (vorimprägnierte Fasern) sein. Bevorzugt werden mittels Durchkontaktierungen (vias) durch alle Lagen hindurch Leiterbahnen eines gemeinsamen Stromkreises zwischen unterschiedlichen Lagen miteinander verbunden .

Besonders bevorzugt werden in Rahmen der Erfindung nur solche „normalen" Durchkontaktierungen verwendet. Es gibt jedoch auch andere Kontaktierungsmöglichkeiten, die z.B. nur von einer bestimmten Lage nach einer anderen, insbesondere zu der einen bestimmten Lage benachbarten Lage gehen. Solche Technologien sind jedoch in der Herstellung aufwendiger und also auch teurer.

Bei Einsatz der bevorzugten Standardtechnologie mit den Durchkontaktierungen durch alle Lagen, welche

Durchkontaktierungen folglich auch zweckmäßig durchgängig mit elektrisch leitfähigem Material ausgekleidet sind, berücksichtigt die Erfindung hierbei in zweckmäßige

Ausführung, dass gegebenenfalls auch Mindestabstände zu diesen Durchkontaktierungen eingehalten sind. Sollen z.B. bei einer Wicklung, die in einem 4-Lagen-Aufbau mit einer jeweiligen Teilwicklung auf der Außenlage 1 und auf der Außenlage 4 angeordnet ist, die beiden Teilwicklungen auf den Lagen 1 und 4 miteinander verbunden sein, so gehen die Durchkontaktierungen auch durch die Lagen 2 und 3. Somit hält eine andere Wicklung, die beispielsweise auf der

Innenlage 2 angeordnet ist, in praktischer Umsetzung der Erfindung einen Mindestabstand zu der Durchkontaktierung ein. Somit kann beispielsweise ein bestimmter Bereich auf der Leiterplatte nicht genutzt werden. Andersherum muss die erste Wicklung zu jeder Durchkontaktierung der zweiten Wicklung auch Sicherheitsabstände (Luft- und Kriechstrecke) einhalten, da jede Durchkontaktierungen für die zweite Wicklung zweckmäßig auch auf den Außenlagen präsent ist. Folglich ermöglicht die Erfindung mit möglichst wenigen

Lagen auszukommen, wobei der Lagenaufbau auch auf einen 4- , 5,-, 6-, 7-, 8- oder noch mehrlagigen Lagenaufbau

erweitert werden kann, und also zusätzliche Innenlagen und auch Isolationsschichten hinzugefügt werden. Ein weiterer relevanter Aspekt ist die bevorzugte

Verwendung eines Schutzlackes, insbesondere eines LötStopplackes . Werden auf Außenlagen Leiterbahnen zur Bildung von Windungen eines Stromkreises des Planar- Transfomators ausgebildet, kann es vorkommen, dass sich der Magnetkern in unmittelbarer Nähe dieser Leiterbahnen befindet. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sehen sogar vor, dass Magnetkern direkt über diesen Leiterbahnen liegt bzw. sogar dort festgeklebt ist. Da der Magnetkern eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen kann (wenn auch typischerweise schlecht) , und diese Leitfähigkeit aufgrund von resultierenden Wirbelströmen und Verlusten wiederum schlecht für Funktion ist, wird dieser Magnetkern im Rahmen der Erfindung nicht als Isolator betrachtet.

Damit der Kern die einzelnen Windungen einer Wicklung nicht direkt kurzschließen kann, wird somit bevorzugt Schutzlack, insbesondere ein Lötstopplack eingesetzt. Dieser sorgt für eine entsprechende Isolation der auf einer Außenlage angeordneten (Tei-) Wicklung gegenüber dem sich direkt darüber befindlichen Magnetkern. Da der Schutzlack häufig jedoch nur geringe Isolationseigenschaften aufweist, wird er im Rahmen der Erfindung nicht in die Berechnung der

Isolationseigenschaften einbezogen. Das führt dazu, dass der Magnetkern rechnerisch zweckmäßig auf das gleiche

Potential wie die auf einer Außenlage angeordnete (Tei- ) Wicklung gelegt wird. Dies führt dann wiederum dazu, dass auf beiden Außenlagen bevorzugt nur die Windungen einer einzigen Wicklung angebracht sind, da sich der Kern ja in unmittelbarer Nähe zu beiden Außenlagen befindet und die Isolationseigenschaften eines Schutzlackes in der Regel nicht ausreichen, um zwei Wicklungen gegeneinander zu isolieren. Wenn sich jedoch nur die Windungen einer

einzelnen Wicklung auf den Außenlagen befindet, wird das Potential des Magnetkerns im rahmen der Erfindung dieser Wicklung zugeordnet und es gibt auf beiden Außenlagen im Bereich des Kerns, der zugehörigen Löcher und der

Leiterbahnen auf der Außenlagen ein einziges Potential zu dem alle anderen Wicklungen entsprechende Luft- und

Kriechstrecken einhalten müssen. Dies wird in den

nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Wesentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung können somit darin gesehen werden, dass mit wenigen Lagen (typ. 4, max . 6) und Standard-Leiterplattentechnologie und einem "einfachen" U-Kern sehr flexible Planar-Transformatoren mit vielen Wicklungen und individuellen Isolationsanforderungen generierbar sind. Somit ist es z.B. erstmals möglich, mit einem Kern und 4-Lagen Layout einen 4-fach Übertrager zu realisieren. Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden auch anhand der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild eines vier Stromkreise

umfassenden Transformators, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Planar- Transformators nach der Erfindung zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 und mit aus Darstellungsgründen transparent gehaltener Leiterplatte, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch den Planar- Transformator gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine schematischen Detailausschnitt aus der

Schnittansicht gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf eine, eine erste Außenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage des

Planar-Transformators gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf eine, eine erste Innenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage des

Planar-Transformators gemäß Fig. 2,

Fig. 7 eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf eine, eine zweite Innenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage des

Planar-Transformators gemäß Fig. 2,

Fig. 8 eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf eine, eine zweite Außenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage des

Planar-Transformators gemäß Fig. 2, Fig. 9 eine schematische Aufsicht auf eine zu der

Anordnung gemäß Fign. 5 und 8 abgewandelte Ausbildung von auf den Außenlagen einer

Leiterplatte gewundenen Leiterbahnen im Rahmen der Erfindung, Fig. 10 ein Ersatzschaltbild eines drei Stromkreise

umfassenden Transformators,

Fig. 11 ein Ersatzschaltbild eines vier Stromkreise

umfassenden Transformators mit Mittelabgriff,

Fig. 12 eine erste schematische Ansicht eines Planar- Transformators nach der Erfindung zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 11 und mit aus Darstellungsgründen transparent gehaltener Leiterplatte, Fig. 13 eine weitere schematische Ansicht des Planar- Transformators gemäß Fig. 12 mit transparent gehaltener Leiterplatte,

Fig. 14 eine schematische Schnittaufsicht durch den

Planar-Transformator gemäß Fig. 12,

Fig. 15 ein stark vereinfachtes Schaubild betreffend den

Einsatz eines Transformators innerhalb eines

Trennverstärkers zur galvanischen Trennung von Analogsignalen .

Alle Figuren zeigen schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Ähnliche oder identische Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nachfolgend wird zunächst anhand der Figuren 1 bis 8 auf bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung

detaillierter eingegangen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Planar-Transformators zur Energieübertragung gemäß der Erfindung soll z.B. das in Fig. 1 gezeigte Ersatzschaltbild eines Transformators realisieren .

Demgemäß soll hierbei die Wicklung eines ersten

Stromkreises 1 z.B. 10 Windungen umfassen und zur

Energieübertragung einen Primärkreis des Planar- Transformators zum Einspeisen von Strom bilden. Die

Wicklung eines zweiten Stromkreises 2 soll z.B. 4 Windungen umfassen und einen ersten Sekundärkreis des Planar- Transformators zum Abführen von Strom bilden. Die Wicklung eines dritten Stromkreises 3 soll hierbei z.B. 13 Windungen umfassen und einen zweiten Sekundärkreis des Planar- Transformators zum Abgreifen von Strom bilden. Gemäß Ersatzschaltbild nach Fig. 1 soll in einer zweckmäßigen Ausgestaltung darüber hinaus ferner ein vierter Stromkreis 4 z.B. eine Wicklung mit 13 Windungen umfassen und einen dritten Sekundärkreis des Planar-Transformators zum

Abführen von Strom bilden.

Im Uhrzeigersinn betrachtet und ausgehend von dem

Primärkreis (Stromkreis 1) hin zu den Sekundärkreisen

(Stromkreise 4, 2 und 3) ist somit ein 4-Wege-Transformator in dem Windungsverhältnis 10:13:4:13 zu realisieren.

Hierbei wird zur Energieübertragung Strom in einen „Weg" eingespeist und aus drei „Wegen" abgeführt, d.h. im Rahmen der Erfindung Energie von einem Primärkreis in drei

Sekundärkreise übertragen. Hierfür reicht eine

sandwichartig aufgebaute Leiterplatte mit 4 Lagen zum

Ausbilden elektrischer Leiterbahnen aus. Alle Windungen der Stromkreise sollen in bevorzugter Ausführung darüber hinaus für eine eigensichere Trennung von 300V nach DIN EN 61010 ausgelegt sein und eine PrüfSpannung von 3 kV aufweisen. Dies führt zu einer Luft- und Kriechstrecke LS von 5,2 mm zwischen allen 4 Wicklungen, also LS12 = LS13 = LS14 = LS23 = LS24 = LS34 = LS = 5,2 mm. Hierbei bezeichnet:

LS12 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen 1 und 2,

LS13 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen 1 und 3,

LS14 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen

1 und 4,

LS23 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen

2 und 3,

LS24 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen 2 und 4 und LS34 die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Stromkreisen 3 und 4.

Mit den Buchstaben A bis F sind in Figur 1 jeweilige frei liegende Anschlussverbindungen zur elektrischen

Kontaktierung der Windungen von außen gekennzeichnet.

Ein zweckmäßiger Aufbau eines dem Ersatzschaltbild nach Fig. 1 entsprechenden Planar-Transformators zur

Energieübertragung nach der Erfindung ist den Figuren 2 bis 8 zu entnehmen. In Fig. 2 ist in schematischer Ansicht ein solcher Planar- Transformator nach der Erfindung im Ganzen mit dem

Bezugszeichen 100 belegt.

Der Planar-Transformator 100 zur Energieübertragung besitzt eine vertikale Ausdehnung, insbesondere entlang der mit Y gekennzeichneten Richtung gemäß Fig. 2, und eine

horizontale Ausdehnung, insbesondere entlang der mit xl gekennzeichneten Richtung und entlang der mit x2

gekennzeichneten Richtung gemäß Fig. 2.

Der Planar-Transformator 100 weist eine sandwichartig aufgebaute Leiterplatte 7 mit mindestens drei Lagen zum

Ausbilden elektrischer Leiterbahnen auf, wie insbesondere in den Fig. 3 bis 8 zu sehen. Eine erste und eine zweite dieser Lagen, z.B. gemäß Fig. 4 die Lagen LI und L2, bilden Außenlagen der Leiterplatte und jede weitere dieser Lagen, z.B. gemäß Fig. 4 die Lagen L3 und L4, eine Innenlage der Leiterplatte. Zwischen allen diesen Lagen ist jeweils ein geeignetes Isolationsmaterial mit einer bestimmten

Mindestdicke angeordnet, wobei die diesbezüglichen Lehren der DE 10 2012 003 364 AI und/oder der DE 10 2012 016 569 AI für den Offenbarungsgehalt im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit zum Wissen des Fachmann mit einbezogen sind.

Eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf die im vorliegenden Beispiel eine erste

Außenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage LI des Planar-Transformators ist in Fig. 5, eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf die im vorliegenden Beispiel eine erste Innenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage L3 des Planar-Transformators ist in Fig. 6, eine schematische Aufsicht entgegen der y-

Richtung gemäß Fig. 2 auf die im vorliegenden Beispiel eine zweite Innenlage der Leiterplatte bildende

Leiterplattenlage L4 des Planar-Transformators ist in Fig. 7 und eine schematische Aufsicht entgegen der y-Richtung gemäß Fig. 2 auf die im vorliegenden Beispiel die zweite Außenlage der Leiterplatte bildende Leiterplattenlage L2 des Planar-Transformators ist in Fig. 8 gezeigt.

Wie insbesondere den Fign. 2 bis 4 zu entnehmen, umschließt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneter magnetischer Kern zumindest teilweise den sandwichartigen Aufbau. Der magnetische Kern 5 ist aus zwei miteinander verbundenen, magnetischen Kernteilen zusammengesetzt, wobei ein erster Kernteil 5a mit einem Mittelteil 5m und zwei sich von diesem Mittelsteg erstreckenden Außenschenkeln 5sl und 5s2 eine U-Form ausbildet, wobei diese U-Form

insbesondere auch im Rahmen der Erfindung in eine C-Form oder V-Form übergehen kann. In der Leiterplatte 7 sind zwei Aussparungen 7a und 7b eingebracht und die beiden

Außenschenkel 5sl und 5s2 des ersten Kernteils sind in diese Aussparungen eingesetzt. Der zweite Kernteil 5b ist mit dem ersten Kernteil 5a an den vom Mittelsteg 5m

entfernten Enden der Außenschenkel 5sl und 5s2 verbunden. Der zweite Kernteil 5b weist im vorliegenden Beispiel gleichermaßen eine U-Form auf, so dass in diesem Fall die beiden Kernteile 5a und 5b zweckmäßig jeweils über deren vom Mittelteil entfernten Enden der Außenschenkel mit einander verbunden sind. Für den Fachmann ist es

ersichtlich, dass die Außenschenkel 5sl und 5s2 daher nicht vollständig die Aussparungen 7a und 7b durchdringen müssen, sondern jeweilige miteinander verbundene Außenschenkel auch innerhalb der sandwichartig aufgebauten Leiterplatte mit einander verbunden sein können, wie dies z.B. den Fign. 3 und 4 zu entnehmen ist. Alternativ kann der zweite Kernteil 5b z.B. auch lediglich einen länglichen Steg oder eine Platte aufweisen und in etwa eine I-Form ausbilden. In diesem Fall würden die beiden Kernteile 5a und 5b über die vom Mittelteil 5m entfernten Enden der Außenschenkel 5sl und 5s2 mit dem länglichen Steg des zweiten Kernteils miteinander verbunden sein, wobei dann die Außenschenkel 5sl und 5s2 zweckmäßig vollständig die Aussparungen 7a und 7b durchdringen. Den Fign. 2 bis 8 ist zu entnehmen, dass der dargestellte Planar-Transformator eine Anzahl von wenigstens drei

Stromkreisen 1, 2, 3 besitzt. Diese sind ferner jeweils voneinander galvanisch getrennt, gemäß vorstehenden

Ausführungen zu Fig. 1 in bevorzugter Ausführung

insbesondere eigensicher galvanisch getrennt. Ein erster Stromkreis 1 kann folglich einen Primärkreis bilden, ein zweiter Stromkreis 2 einen ersten Sekundärkreis und der dritte Stromkreis 3 einen zum ersten Sekundärkreis

gleichberechtigten zweiten Sekundärkreis, wobei der

magnetischer Kern 5 zumindest auf den ersten Stromkreis 1, auf den zweiten Stromkreis 2 und auf den dritten Stromkreis 3 wirkt. Über den Primärkreis kann folglich Strom eingespeist und über die gleichberechtigten Sekundärkreise jeweils ein Ausgangsstrom zum Zweck der Energieübertragung abgeführt werden, insbesondere Die Einspeisung und

Abführung erfolgt insbesondere über die frei liegende

Anschlussverbindungen zur elektrischen Kontaktierung der Windungen. Beim dem in den Fig. 2 bis 8 dargestellten

Planar-Transformator ist zur Umsetzung des

Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 ferner ein vierter

Stromkreis 4 derart ausgebildet, dass er im vorliegenden Beispiel einen zu den ersten beiden Sekundärkreisen

weiteren gleichberechtigten Sekundärkreis bildet. Der magnetische Kern 5 wirkt in diesem Fall somit zumindest auf den ersten Stromkreis 1, auf den zweiten Stromkreis 2, auf den dritten Stromkreis 3 und auf den vierten Stromkreis 4. Für genau einen einzigen Stromkreis ist auf wenigstens einer der Außenlagen eine Leiterbahn ausgebildet, gemäß dargestellter Ausführungsform für den Stromkreis 1. Hierbei ist angemerkt, dass externe Zuleitungen auf Außenlagen, die z.B. auch als Leiterbahnen vorgesehen sind, die weit genug entfernt sind, nicht berücksichtigt werden, z.B. eine

Anschlusskontaktierung auf der Außenlage an

Durchkontaktierung (Via) 6-2 an Anschlussverbindung C.

Im Einzelnen sind im vorliegenden Beispiel die 10 Windungen der Wicklung dieses als Primärkreis dienenden Stromkreises 1 auf den beiden äußeren Lagen LI und L2 angeordnet. Fünf Windungen auf der Lage LI und fünf Windungen auf der Lage L2. Für die Anordnung der ersten fünf Windungen auf der Lage LI ist auf dieser eine Leiterbahn la entsprechend ausgebildet. Entsprechend ist für die anderen fünf

Windungen auf der Lage L2 eine Leiterbahn lb auf der Lage L2 ausgebildet. Die Leiterbahn la ist von der nach außen geführten Anschlussverbindung A (Fig. 5) zu einer Durchkontaktierung 6-1 geführt und die Leiterbahn lb ist von der Durchkontaktierung 6-1 zur nach außen geführten Anschlussverbindung B (Fig. 8) geführt. Die

Durchkontaktierung 6-1 führt von der Lage LI durch die gesamte Leiterplatte hindurch zur Lage L2 und ist der

Einfachheit halber zweckmäßig durchgängig mit elektrisch leitfähigem Material ausgekleidet. Beide Teilwicklungen, d.h. die fünf Windungen umfassende Teilwicklung auf der Lage LI und die fünf Windungen umfassende Teilwicklung auf der Lage L2, des Stromkreises 1 sind folglich über die Durchkontaktierung 6-1 miteinander über alle Lagen

miteinander verbunden und in Reihe geschaltet. Der

Stromkreis kann mit einer in den Figuren aus

Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten, zum

Stromkreis 1 zugehörigen Schaltung an den nach außen geführten Anschlussverbindungen A und B elektrisch

kontaktiert werden, wobei der Stromfluss hierdurch zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 z.B. von der Anschlussverbindung A in Richtung der

Anschlussverbindung B vorgegeben sei. Hierbei ist

angemerkt, dass der Stromfluss nicht zwangsläufig von A nach B gehen muss (Wechselsignale) . Die Punkte im

Ersatzschaltbild kennzeichnen nur den Wicklungssinn. Ist der Wicklungssinn gleichsinnig, ergibt eine positive

Signalflanke an einer Wicklung eine positive Flanke an der anderen Wicklung. Ist der Wicklungssinn gegensinnig, ergibt eine positive Signalflanke an einer Wicklung eine negative Flanke an der anderen Wicklung, und umgekehrt.

Ferner sind für alle weiteren Stromkreise der wenigstens drei Stromkreise, d.h. gemäß vorliegender Ausgestaltung für die Stromkreise 2, 3 und 4, Leiterbahnen auf einer

Innenlage oder mehreren Innenlagen ausgebildet. Gemäß dargestellter Ausführungsform sind für den Stromkreis 2 und 3 jeweils eine Leiterbahn 2a bzw. 3a z.B. jeweils auf der Lage L3 ausgebildet, wie auch der Fig. 6 zu entnehmen. Die Leiterbahn 2a des Stromkreises 2 ist hierbei auf der Lage L3 zwischen einer im Innern der durch die Leiterbahn

2a gebildeten Windungen angeordneten Durchkontaktierung 6-2 und der auf der Lage 3 nach außen geführten

Anschlussverbindung D geführt (Fig. 6) . Die Leiterbahn 3a des Stromkreises 3 ist hierbei zwischen einer im Innern der durch die Leiterbahn 3a gebildeten Windungen angeordneten Durchkontaktierung 6-3 und der auf der Lage 3 nach außen geführten Anschlussverbindung F (Fig. 6) geführt. Die

Durchkontaktierungen 6-2 und 6-3 sind der Einfachheit halber zweckmäßig durch die gesamte Leiterplatte von der Lage LI bis zur Lage L2 geführt und durchgängig mit

elektrisch leitfähigem Material ausgekleidet. Die

Leiterbahn 2a des Stromkreises 2 bildet ferner alle vier Windungen auf der Lage L3 aus, so dass die

Durchkontaktierung 6-2 ferner gleichzeitig eine

Anschlussverbindung C, z.B. auf einer der Außenlagen, bereitstellt. Der Stromkreis 2 kann mit einer weiteren in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen nicht

dargestellten, zum Stromkreis 2 zugehörigen Schaltung an den Anschlussverbindungen C und D elektrisch kontaktiert werden, wobei der Stromfluss hierdurch zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 dann z.B. von der

Anschlussverbindung C in Richtung der Anschlussverbindung D vorgegeben sei, wobei auch hierbei der Stromfluss wiederum nicht zwangsläufig von C nach D gehen muss. Die Leiterbahn 3a des Stromkreises 3 bildet ferner

lediglich elf Windungen auf der Lage L3 aus. Wie ferner aus den Figuren ersichtlich, sind bei der dargestellten Ausgestaltung darüber hinaus eine Leiterbahn von wenigstens einem Stromkreis der wenigstens drei

Stromkreise um einen ersten Außenschenkel herum gewunden und Leiterbahnen von wenigstens zwei weiteren Stromkreisen der wenigstens drei Stromkreise um den zweiten

Außenschenkel herum gewunden. Z.B. ist die Leiterbahn 2a des Stromkreises 2 um den Außenschenkel 5sl herum gewunden, der in die Aussparung 7a eingesetzt ist und die Leiterbahn la des Stromkreises 1 sowie die Leiterbahn 3a des

Stromkreises 3 um den Außenschenkel 5s2 herum gewunden, der in die Aussparung 7b eingesetzt ist.

Ferner sind gemäß dargestellter Ausführungsform für den Stromkreis 3 und 4 jeweils eine Leiterbahn 3b bzw. 4a z.B. jeweils auf der Lage L4 ausgebildet, wie auch der Fig. 7 zu entnehmen. Die Leiterbahn 3b des Stromkreises 3 ist hierbei auf der Lage L4 zwischen der auf der Lage L4 nach außen geführten Anschlussverbindung E und der Durchkontaktierung 6-3 geführt (Fig. 7) . Beide durch die Leiterbahnen 3a und 3b gebildeten Windungen bzw. Teilwicklungen des

Stromkreises 3 sind folglich über die Durchkontaktierung 6- 3 miteinander verbunden und in Reihe geschaltet. Der

Stromkreis 3 kann mit einer in den Figuren aus

Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten zugehörigen Schaltung an den Anschlussverbindungen E und F elektrisch kontaktiert werden, wobei der Stromfluss hierdurch zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 dann z.B. von der Anschlussverbindung E in Richtung der

Anschlussverbindung F vorgegeben sei, wobei auch hierbei der Stromfluss wiederum nicht zwangsläufig von E nach F gehen muss. Die Leiterbahn 4a des Stromkreises 4 ist zwischen einer im Innern der durch die Leiterbahn 4a gebildeten Windungen angeordneten Durchkontaktierung 6-4 und der auf der Lage L4 nach außen geführten Anschlussverbindung H (Fig. 7)

geführt. Die Leiterbahn 4a des Stromkreises 4 bildet somit alle vier Windungen auf der Lage L4 aus, so dass die

Durchkontaktierung 6-4 ferner gleichzeitig die

Anschlussverbindung G, z.B. auf einer der Außenlagen, bereitstellt. Der Stromkreis 4 kann mit einer weiteren in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen nicht

dargestellten, zum Stromkreis 4 zugehörigen Schaltung an den Anschlussverbindungen G und H elektrisch kontaktiert werden, wobei der Stromfluss hierdurch zur Realisierung des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 1 dann z.B. von der

Anschlussverbindung G in Richtung der Anschlussverbindung H vorgegeben sei, wobei auch hierbei der Stromfluss wiederum nicht zwangsläufig von G nach H gehen muss.

Bei der Dimensionierung der Leiterbahnen ist bevorzugt einerseits darauf zu achten, möglichst breite Leiterbahnen zu verwenden, damit die ohmschen Verluste möglichst klein sind, andererseits sind die Leiterbahnen wiederum nicht zu breit zu auszubilden, so dass ein möglichst platzsparender Planar-Transformator realisierbar ist und Streufelder nicht zu groß werden. Bezüglich des Abstands zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen wird grundsätzlich in der Regel der technologisch erlaubte Mindestabstand gewählt. Dies gilt auch für den Abstand der Leiterbahnen zu den Rändern, z.B. einer Fräskontur, der Aussparungen 7a und 7b. Dies trifft gemäß der Erfindung weiterhin für den Stromkreis zu, für den eine Leiterbahn auf wenigstens einer der Außenlagen ausgebildet ist, d.h. gemäß dargestellter Ausführungsform für den Stromkreis 1. Eine Leiterbahn auf einer Außenlage, und also gemäß der dargestellten Ausführung die Leiterbahnen la und lb auf den Außenlagen LI und L2 des Stromkreises 1, sind jedoch gemäß der Erfindung bevorzugt mit einem Schutzlack 10, z.B. einem Lötstopplack überzogen (vgl. Fig. 4), der eine Isolation zwischen der jeweiligen Leiterbahn einer Außenlage und dem jeweiligen, auf Seiten dieser Außenlage befindlichen

Bereich des Kernteils 5a bzw. 5b des Kerns 5 bereitstellt.

Die beiden Kernteile 5a und 5b sind ferner bevorzugt mittels eines Klebers 55 miteinander verklebt, wobei auch eine anderweitige Verbindung, z.B. ein Klammern möglich ist, und können im Bereich der Kontaktfläche einen

Luftspalt 50 aufweisen, der zweckmäßig jedoch gering zu halten ist. Ferner ist zweckmäßig zumindest eine der

Kernhälften an der Leiterplatte 7 durch Klebung befestigt, die Kernhälfte, wobei durch diese Klebung zunächst eine mechanische Stabilität erreicht wird und Vibrationen vermieden werden.

Ferner ist jedoch durch die Klebung des Magnetkerns 5 an die Leiterplatte 7 die Isolation zwischen den auf der entsprechenden Außenlage durch eine Leiterbahn

ausgebildeten Windungen, gemäß dargestellter Ausgestaltung somit insbesondere zwischen den Windungen lb und dem Kern 5b, sehr gering, da die Leiterbahnen auf der Lage L2 nur von dem Schutzlack 10 umgeben sind. Eine hohe

Spannungsfestigkeit des Schutzlacks kann jedoch nicht garantiert werden, da ein solcher Schutzlack in der Regel lediglich eine Dicke im Bereich von ca. ^ 5pm besitzt. Gemäß der Erfindung wird die Isolation durch den Schutzlack 10 daher für die Isolationen zwischen den Windungen

rechnerisch nicht mitberücksichtigt, und der Magnetkern 5 wird dem Potential der Windungen auf der äußeren Lage zugeordnet. Somit müssen die Windungen aller anderen

Stromkreise nicht nur die Luft- und Kriechstrecken LS12, LS13, LS14 zur Leiterbahn auf einer jeden äußeren Lage einhalten, sondern auch zu dem Magnetkern 5.

Bezogen auf die dargestellte Ausführung müssen somit die Leiterbahnen und die hierdurch gebildeten Windungen der Stromkreise 2, 3 und 4 nicht nur die Luft- und

Kriechstrecken LS12, LS13, LS14 zu den Leiterbahnen la und lb einhalten, sondern auch zu dem Magnetkern 5. Sind in der Leiterplatte gemäß bevorzugten Ausführungen durchgängig durch die Leiterplatte geführte Durchkontaktierungen vorgesehen, sind diese zusätzlich dem Potential der

jeweiligen Stromkreise, die diese Durchkontaktierungen beinhalten, zuzuordnen. Auch für derartige

Durchkontaktierungen müssen somit, zumindest in deren mit elektrisch leitfähigem Material ausgekleideten Bereichen, die Luft- und Kriechstrecken eingehalten sein.

Bei der dargestellten Ausgestaltung, bei welcher bevorzugt somit lediglich durch die gesamte Leiterplatte geführte und vollständig mit elektrisch leitfähigem Material

ausgekleidete Durchkontaktierungen 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 vorgesehen sind, muss demnach auch bei die Positionierung der Durchkontaktierungen 6-2, 6-3 und 6-4 durchgängig ein den Luft- und Kriechstrecken LS12, LS13, LS14 genügender

Abstand zu den Leiterbahnen la und lb und zu dem Magnetkern 5 eingehalten sein. Damit der Magnetkern 5 in den

Aussparungen bzw. Löchern 7a und 7b aufgrund von möglichen Toleranzen leicht unterschiedliche Anordnungen annehmen kann, sind diese Luft- und Kriechstrecken bei den Windungen alle Stromkreise, die nicht dem Potential der Windungen auf der äußeren Lage zugeordnet sind, d.h. gemäß dargestellter Ausgestaltung bei den Windungen der Stromkreise 2 bis 4, ferner zweckmäßig zu den Rändern der Aussparungen 7a und 7b eingehalten, da diese die begrenzenden „Barrieren" für den Magnetkern darstellen. Ist einer der beiden Kernteile lediglich als länglicher Steg oder als Platte ausgebildet, kann dieser hierdurch noch vergrößerte

Positioniertoleranzen zur Folge haben. So kann dieser Kernteil z.B. über die Aussparungen weiter hinausragen und kann es erforderlich machen, den Sicherheitsbereich um den Kern ggf. noch zusätzlich zu vergrößern. Die vorgenannten Luft- und Kriechstrecken sind dann zweckmäßig zu den über die Aussparungen weiter hinausragenden Kernteilenden eingehalten . Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung von Leiterbahnen für nur einen einzigen Stromkreis auf wenigstens einer der Außenlagen insbesondere derart, dass der Magnetkern 5 in Folge dem Potential dieses Stromkreises rechnerisch zu zuordnen ist, können folglich die Stromkreise 2 bis 4 und also deren Leiterbahnen bzw. Windungen nunmehr nicht mehr auf den Außenlagen platziert werden. Im darstellten

Beispiel sind diese Außenlagen durch den Stromkreis 1 blockiert, insbesondere durch die Leiterbahn lb des

Stromkreises 1 auf der Lage L2. Die gilt aus den genannten Gründen auch für den Außenschenkel 5sl in der Aussparung 7a, obwohl um diesen herum auf den Außenlagen keine

Leiterbahnen des ersten Stromkreises 1 angeordnet sind.

Folglich sind alle Leiterbahnen weiterer Stromkreise auf den Innenlagen verteilt. Da es sich bei dem

zusammengefügten Magnetkern um einen geschlossenen

magnetischen Kreis handelt, zumindest um einen im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis, können die Leiterbahnen zur Bildung der jeweiligen Windungen jedoch sowohl um den Schenkel 5sl mit dem zugehörigen Loch 7a als auch um den anderen Schenkel 5s2 mit dem zugehörigen Loch 7b platziert werden. Hierbei ist anzumerken, dass sich elektrisch und magnetisch leicht unterschiedliche

Eigenschaften ergeben können, je nachdem, ob sich

Leiterbahnen zweier unterschiedlicher Windungen direkt übereinander an einem Schenkel oder nebeneinander an unterschiedlichen Schenkeln gegenüberstehen. Während sich im ersten Fall eine höhere magnetische und kapazitive Kopplung einstellt, ist diese im nebeneinander angeordneten Fall etwas geringer. Diese Eigenschaften können

schaltungstechnisch jedoch im Rahmen des Fachwissens berücksichtigt werden. Im Rahmen der Erfindung wird daher hierauf nicht näher eingegangen. Es kann jedoch

beispielsweise sinnvoll sein, mehrere Sekundärseiten eines Sekundärkreises oder verschiedener Sekundärkreise, deren Taktflanken möglichst synchron sein müssen, direkt

übereinander zu platzieren. Direkt übereinander bedeutet hierbei im Rahmen der Erfindung, dass die entsprechenden Leiterbahnen auf unterschiedlichen Lagen weitgehend direkt übereinander geführt sind und/oder die entsprechenden Windungen auf unterschiedlichen Lagen um denselben

Außenschenkel gewunden sind. Je besser Sekundärkreise direkt übereinander platziert sind, desto optimaler ist die Kopplung .

Wie vorstehend bereit angesprochen, sind z.B. die dreizehn Windungen umfassende Wicklung des Stromkreises 3

asymmetrisch auf den beiden Innenlagen L3 und L4 um das

Loch 7b herum platziert, die dreizehn Windungen umfassende Wicklung des Stromkreises 4 auf der Innenlage L4 um das Loch 7a und die vier Windungen umfassende Wicklung des Stromkreises 2 auf der Innenlage L3 um das Loch 7a. Somit sind alle Lagen möglichst gut ausgenutzt und die ohmschen Widerstände der einzelnen Stromkreisendungen minimiert. Bei der in den Figuren 2 bis 8 dargestellten

Ausführungsform sind nunmehr, wie vorstehend aufgezeigt, die Leiterbahnen 3a und 3b zur Bildung der dreizehn

Windungen des Stromkreises 3 asymmetrisch auf die Lagen L3 und L4 verteilt und um das Loch 7b platziert. So werden die ersten elf Windungen auf der Lage L3, insbesondere

spiralförmig, angeordnet und zweckmäßig die innerste

Windung mit der Durchkontaktierung 6-3 verbunden. Da sich diese wiederum aufgrund der bevorzugten Technologie über alle Lagen erstreckt, sind auch die Außenlagen betroffen und es muss die Luft- und Kriechstrecke LS13 von hier 5,2 mm zu den Leiterbahnen la und lb der Windungen des

Stromkreises 1 auf den beiden Außenlagen LI und L2

eingehalten werden (vgl. auch Fign. 5, 8) . Aus diesem Grund sind alle elf, auf der Lage L3 angeordneten Windungen des Stromkreises 3 zweckmäßig so weit nach „außen gezogen", d.h. auch um die Durchkontaktierung 6-3 herum geführt.

Durch diese Maßnahme ergibt sich wiederum ein größeres Streufeld, das jedoch technisch berücksichtigt werden kann. An die Durchkontaktierung 6-3 sind ebenfalls die restlichen zwei Windungen des Stromkreises 3 angeschlossen, die mittels der Leiterbahn 3b auf Lage L4 platziert sind. Auch die Leiterbahn 3b bzw. die hierdurch gebildeten Windungen sind in zweckmäßiger Weise gleichermaßen um die

Durchkontaktierung 6-3 herum geführt. Wie bereits vorstehend angesprochen, sind bei einer

Ausgestaltung gemäß der Erfindung für die Leiterbahnen in praktischer Umsetzung die Isolationseigenschaften zu berücksichtigen. So sind die Leiterbahnen aller Stromkreise mit Windungen lediglich auf den Innenlagen nur so nah an die Löcher 7a und 7b, insbesondere deren Rändern oder deren Fräskonturen, platziert, dass der Mindestwert für die feste Isolierung jeweils eingehalten wird. Hierdurch darf der Magnetkern zweckmäßig Toleranz-bedingt theoretisch auch bis an die Grenze der Aussparungen 7a und/oder 7b heranreichen.

In vorliegenden Beispiel ist z.B. der Mindestwert für die feste Isolierung zwischen zwei, verschiedenen Stromkreisen zugehörigen Leiterbahnen auf der gleichen Innenlage mit x=0,4 mm vorgegeben. Werden noch Toleranzen bezüglich des Leiterbildes, z.B. von 0,1 mm, und der Aussparung, z.B. auch von 0,1 mm, hinzugerechnet, wird z.B. ein

Mindestabstand von xA=0,6 mm zu den Rändern, z.B. den

Fräskonturen, der Aussparungen 7a und 7b gewählt.

Folglich ist zwischen der Leiterbahnen 3a, 3b und dem Rand der Aussparung 7b ein Mindestabstand von xA13=XA=0,6 mm gegeben (vgl. Fign. 6, 7) . Ebenso muss gemäß zweckmäßiger Ausgestaltung der Durchkontaktierungen darauf geachtet werden, dass der Mindestabstand von x=0,4 mm auch zwischen den Leiterbahnen 3a, 3b und der Durchkontaktierung 6-1, welche dem Stromkreis 1 zuzuordnen ist, eingehalten. Die Toleranz einer Fräsung oder eines Aussparungsrandes spielt hierbei in der Regel keine Rolle. Zweckmäßig wird jedoch eine Toleranz des Leiterbildes, z.B. von 0,1 mm,

berücksichtigt und folglich ist zweckmäßig ein

Sicherheitsabstand z.B. von xl3=0,5 mm zwischen der

jeweiligen Windung 3a bzw. 3b und der Durchkontaktierung 6- 1 eingehalten (vgl. Fign. 6, 7) . Durch den Lagenaufbau und eine Isolationsschicht zwischen den Lagen LI und L3 mit einer Mindestdicke yl3 von z.B. 0,2 mm ist ferner sichergestellt, dass die Leiterbahn 3a nicht zu nah an die Leiterbahn la der Wicklung la heranreicht. Die Leiterbahn 3b auf der Lage L4 ist ähnlich zu der Lage L3 ausgebildet, jedoch mit dem Unterschied, dass zwei statt elf Windungen verwendet ausgebildet sind. Hier ist somit zweckmäßig ferner die Isolationsschicht zwischen den Lagen L2 und L4 mit einer Mindestdicke von y24=yl3 vorgesehen, so dass sichergestellt ist, dass auch die Leiterbahn 3b auf der Lage L4 nicht zu nah an die Leiterbahn lb auf der Lage L2 heranreicht.

Die Asymmetrie (11 bzw. 2 Windungen) des Stromkreises 3 begünstigt darüber hinaus die Bildung der Stromkreise 2 und 4, deren Leiterbahnen 2a bzw. 4a somit übereinander um den Außenschenkel 5sl und folglich und die Aussparung 7aherum gewunden werden können. Da hier nur zwei Innenlagen L3 und L4 für die Windungen zweier galvanisch getrennter

Stromkreise, insbesondere zweier eigensicher galvanisch getrennter Stromkreise zur Verfügung stehen, werden

vorteilhaft für die Windungen eines jeden Stromkreises nur eine Lage verwendet. Die Leiterbahn 4a zur Bildung der dreizehn Windungen des Stromkreises 4 wird somit komplett auf der Lage L4 ausgebildet, insbesondere spiralförmig, so dass alle 13 Windungen nebeneinander auf der Lage L4 platziert sind (vgl. Fig. 7) . Da im Zwischenraum zwischen den beiden Aussparungen 7a und 7b nur ein begrenzter Platz zur Verfügung steht, ragen die Windungen der Leiterbahn 4a relativ nahe an die Aussparung 7b heran. Auch aus diesem Grund ist für den Stromkreis 3 somit nur Platz für eine geringe Anzahl von Windungen auf der Lage L4 reserviert, im dargestellten Beispiel für die mit der Leiterbahn 3b gebildeten zwei Windungen des Stromkreises 3. Zwischen den Leiterbahnen 3b und 4a ist wiederum in zweckmäßiger

Ausgestaltung der Sicherheitsabstand von z.B. x34=0,5 mm (Mindestabstand zuzüglich einer Toleranz des Leiterbildes) eingehalten. Durch den Lagenaufbau ist ebenfalls wiederum sichergestellt, dass die Isolation mit der Dicke y34 zwischen der Lage L3 und L4 ausreichend ist, um die

einzelnen Stromkreise 2 und 4 sowie 3 und 4 galvanisch, und insbesondere auch eigensicher, voneinander zu trennen. Die Isolationsdicke y34 entspricht somit zweckmäßig der

Isolationsdicke yl3 und y24.

Die Durchkontaktierung 6-4, die zu dem Stromkreis 4 gehört, ist wiederum so weit vom Magnetkern 5, insbesondere von dem Rand der Aussparung 7a, und von den Leiterbahnen la und lb des Stromkreis 1 in x-Richtung (d.h. in xl- und x2-

Richtung) entfernt, dass die Luft- und Kriechstrecke von LS14 eingehalten wird. An der Durchkontaktierung 6-4 kann der Stromkreis 4 an einer der Lagen LI, L2 oder L3 mit der zugehörigen Schaltung kontaktiert werden, so dass die

Durchkontaktierung 6-4 die Anschlussverbindung G

bereitstellt .

Ferner ist zwischen der Leiterbahn 4a und dem Rand der Aussparung 7a zweckmäßig wiederum ein Mindestabstand von xA14=xA=0,6 mm gegeben und zwischen der Leiterbahn 4a und der Durchkontaktierung 6-2 ist zweckmäßig wiederum ein

Sicherheitsabstand z.B. von x24=0,5 mm eingehalten (vgl. Fig. 7) .

Die Dimensionierung der Leiterbahn 2a auf der Lage L3 für die Windungen des Stromkreises 2 ist bevorzugt ähnlich zu der Leiterbahn 4a für die Windungen des Stromkreises 4. Die Durchkontaktierung 6-2 ist somit wiederum so weit vom Loch 7a entfernt, dass die Luft- und Kriechstrecke LS12 = 5,2 mm eingehalten ist und, dass auch auf der Innenlage L4 der Abstand zwischen der Durchkontaktierung 6-2 und den

Leiterbahnen 4a der Windungen des Stromkreises 4 von bevorzugt x24 = 0,5 mm nicht unterschritten wird. Ferner ist zwischen der Leiterbahn 2a und dem Rand der Aussparung 7a zweckmäßig wiederum ein Mindestabstand von xA12=xA=0,6 mm gegeben und zwischen den Leiterbahnen 2a und 3a wiederum in zweckmäßiger Ausgestaltung der Sicherheitsabstand von z.B. x23=0,5 mm (Mindestabstand zuzüglich einer Toleranz des Leiterbildes) eingehalten.

Somit sind alle Stromkreise 1 bis 4 gemäß den

Isolationsanforderungen voneinander galvanisch getrennt, insbesondere auch eigensicher voneinander getrennt und der Planar-Transformator gemäß der Erfindung ist

fertiggestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass auch

Mischform im Rahmen der Erfindung derart gegeben sein kann, dass die Stromkreise teilweise galvanisch voneinander getrennt und teilweise eigensicher voneinander getrennt angeordnet sein können.

Theoretisch sind somit im Rahmen der Erfindung bei

Verwendung von vier Lagen einer Leiterplatte zum Ausbilden elektrischer Leiterbahnen, einem Schutzlack, insbesondere Lötstopplack, auf einer auf einer Außenlage befindlichen Leiterbahn und normalen Durchkontaktierungen, d.h. durch die gesamte Leiterplatte hindurch geführten

Durchkontaktierungen mit durchweg ausgekleidetem

elektrischen Material, fünf galvanisch getrennte,

insbesondere auch eigensicher galvanisch getrennte

Stromkreise möglich. Zur Bildung von zugehörigen Windungen eines ersten Stromkreises ist entweder eine Leiterbahn auf einer Außenlage angeordnet oder es sind zwei Leiterbahnen auf beiden Außenlagen angeordnet.

Ferner kann, insbesondere auch aus Gesichtspunkten der optimalen Kupferausnutzung die Ausbildung von auf

Außenlagen ausgebildeten Leiterbahnen gegenüber den Fign. 5 und 8 nochmals verbessert werden. Sind bei den Fign. 5 und 8 auf den Außenlagen nur Windungen nur um die Aussparung 7b herum platziert, zeigt Fig. 9 eine abgewandelte oder alternative Ausführungsform, bei welcher weitere Windungen lc, ld des ersten Stromkreises 1 auch um die andere

Aussparung 7a geführt sind. Diese Windungen müssen dann vom Wicklungs- bzw. auch Windungssinn so angepasst sein, dass sich die magnetischen Flüsse im Kern gleichsinnig

überlagern. Dies bedeutet im konkreten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9, dass die durch die Leiterbahnen la und lb gebildeten Windungen und die durch die Leiterbahnen lc und ld gebildeten Windungen antiseriell verbunden sind, also die durch die Leiterbahn la gebildete Windung und die durch die Leiterbahn lc gebildete Windung elektrisch verbunden sind, welches durch die, zwischen den mit A ^x und B ^x gekennzeichneten Anschlussverbindungen gestrichelte Linie skizziert ist. Die grundlegenden Eigenschaften bleiben jedoch von dieser Maßnahme unberührt, jedoch müssen in diesem Fall ggf. die Leiterbahnen auf den Innenlagen und die Durchkontaktierungen 6-2 und 6-4 (vgl. Fig. 5 und 8) angepasst bzw. verschoben werden, da sich LS12 und LS14 verschieben und mindestens eine neue Durchkontaktierung 6- la hinzuzufügen ist (vgl. Fig. 9) . Z.B. sind gemäß einer Ausgestaltung nach Fig. 9 folglich für wenigstens einen der Stromkreise, d.h. im dargestellten Fall für den Stromkreis 1, Leiterbahnen und damit auch Windungen um beide Außenschenkel herum gewunden. Ferner sind in zweckmäßiger Ergänzung für diesen Stromkreis auch Leiterbahnen und damit auch Windungen auf zwei verschiedenen Lagen ausgebildet d.h. im dargestellten Fall auf den Lagen LI und L2.Für einen zweiten Stromkreis ist eine Leiterbahn zur Bildung von zugehörigen Windungen auf einer ersten Innenlage mit Windungen um einen ersten Außenschenkel, z.B. um den in die Aussparung 7a eingesetzten, angeordnet. Für einen dritten Stromkreis ist eine Leiterbahn zur Bildung von zugehörigen Windungen auf derselben Innenlage mit Windungen um den zweiten Außenschenkel des Magnetkerns, z.B. um den in die Aussparung 7b eingesetzten, angeordnet. Für einen vierten Stromkreis ist eine Leiterbahnen zur Bildung von

zugehörigen Windungen auf einer zweiten Innenlage mit

Windungen um den ersten Außenschenkel und für einen fünften Stromkreis ist eine Leiterbahnen zur Bildung von

zugehörigen Windungen auf derselben zweiten Innenlage mit Windungen um den zweiten Außenschenkel des Magnetkerns angeordnet .

Kann in Abwandlung zum Ersatzschalbild gemäß Fig. 1 z.B. auf den Stromkreis 4 verzichtet werden und sollen also nur drei Stromkreise beispielsweise gemäß Fig. 10 ausgehend von einer Primärwindung (Stromkreis 1) hin zu zwei

Sekundärwindungen (Stromkreise 2 und 3) in dem

Windungsverhältnis 11:12:12 realisiert werden, können hierfür im Rahmen der Erfindung bereits drei Lagen einer Leiterplatte zum Ausbilden elektrischer Leiterbahnen ausreichend sein. Basierend auf dem Ersatzschalbild gemäß Fig. 10 kann z.B. für einen ersten Stromkreis der

wenigstens drei Stromkreise 1, 2, 3 eine Leiterbahn auf wenigstens einer der Außenlagen ausgebildet sein. Die hiermit gebildeten Windungen können um einen ersten Außenschenkel und/oder um den zweiten Außenschenkel des Magnetkerns herum gewunden sein.

Für die verbleibenden zwei Stromkreise kann somit jeweils eine Leiterbahn auf der dann einzigen Innenlage ausgebildet sein, wobei dann die Leiterbahn des einen Stromkreises der verbleibenden zwei Stromkreise um einen ersten

Außenschenkel herum gewunden ist und die Leiterbahn des anderen Stromkreises der verbleibenden zwei Stromkreise um den zweiten Außenschenkel herum gewunden ist. Aufgrund der Anzahl der in Fig. 10 angegebenen Windungen besitzt ein hierauf basierter Planar-Transformator mit lediglich drei Lagen jedoch eine etwas größere horizontale Ausdehnung, da entweder jeweils zwölf Windungen der Stromkreise 2 und 3 auf der Innenlage angeordnet sind oder elf Windungen des Stromkreises 1 und zwölf Windungen des Stromkreises 2 oder 3 auf der Innenlage angeordnet sind. Die Windungen des jeweils verbleibenden Stromkreises sind auf einer Außenlage oder beiden Außenlagen angeordnet.

Die weiteren generellen Eigenschaften eines solchen Planar- Transformators sind identisch zu dem vorher Beschriebenen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird noch anhand der Figuren 11 bis 14 beschrieben und basiert auf z.B. auf dem Ersatzschaltbild gemäß Fig. 11. Basierend auf dem Ersatzschalbild gemäß Fig. 11 soll ein Planar-Transformator mit vier Stromkreisen 1, 2, 3 und 4 realisiert werden, wobei z.B. einer der Stromkreise 1, 4 und 3 der Primärkreis ist und die restlichen Stromkreise wiederum untereinander gleichberechtigte Sekundärkreise sind .

Auch bei einem dieses Ersatzschaltbild realisierenden

Planar-Transformator nach der Erfindung sind die generellen Eigenschaften identisch zu dem vorher Beschriebenen, so dass wiederum nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

Eine Besonderheit ist z.B., dass es unterschiedliche

Isolationsvorschriften gibt. Aus Gründen der Einfachheit entsprechen zwar die Isolationsvorschriften für die

Stromkreise 1, 2 und 3 denen des Planar-Transfomators gemäß den Fig. 1 bis 8, jedoch soll der Stromkreis 4 mit den Anschlussverbindungen G und H für eine sichere Trennung von mehr als 300 V, z.B. von 1000 V ausgelegt sein. Dies hat in diesem konkreten Zusammenhang zur Folge, dass die Luft- und Kriechstrecken von LS14, LS24 und LS34 vergrößert sind, z.B. auf 11,2 mm, wohingegen für alle anderen Luft- und Kriechstrecken z.B. wiederum ein Abstand von 5,2 mm

einzuhalten ist. Ferner sind dann in Bezug auf den

Stromkreis 4 auch die horizontalen und vertikalen

Anforderungen an die feste Isolierung gestiegen, wohingegen in Bezug auf alle andere Stromkreise wiederum die

horizontalen und vertikalen Anforderungen an die feste Isolierung der Ausführungsform gemäß den Fign. 1 bis 8 entsprechen.

Ein weiterer Unterschied ist z.B., dass gemäß Darstellung für den Stromkreis 2, zusätzlich ein Mittelabgriff bzw. eine mittlere Anschlussverbindung C ^x gegeben sein soll.

Um dennoch eine flache Bauform mit einem Planar- Transformator nach der Erfindung mit einer weiterhin guten Wärmeabführung zu realisieren, ist gemäß den Figuren 12 bis 14 der zu realisieren, so dass der Transformator

beispielsweise in Geräte mit geringer Bauhöhe integriert werden kann, sind um einen Schenkel bevorzugt lediglich die Windungen des Stromkreises 4 gewunden und die Windungen aller weiteren Stromkreise sind um den anderen Schenkel gewunden, wobei keine der Windungen dieser weiteren

Stromkreise direkt über- oder unterhalb der Windungen des Stromkreises 4 angeordnet sind. Hierdurch kann die gesamte Bauhöhe weiterhin gering gehalten werden, trotz der

erhöhten vertikalen Anforderungen in Bezug auf Stromkreis 4 und die Wärmeentwicklung im gesamten horizontalen und vertikalen Bereich des Stromkreises 4 ist allein durch diesen begründet. Ferner ist für eine nochmals verbesserte Wärmeabführung der Stromkreis 4 zweckmäßig auf Innenlagen verteilt, so dass auf einer Außenlage oder mehreren

Außenlagen die Windungen eines weiteren Stromkreises angeordnet sind, wodurch insbesondere diese Windungen über eine direkte Wärmeabgabe an die Umgebungsluft nochmals zur verbesserten Wärmeabführung beitragen können.

Gewählt ist hierauf basierend eine sandwichartige

Leiterplatte 7 mit sechs Lagen LI bis L6 zur Ausbildung elektrischer Leiterbahnen (vgl. Fig. 12 bis 14) . Die

Leiterplatte ist somit insgesamt etwas dicker als bei der Ausführungsform gemäß den Fign. 1 bis 8. Zweckmäßig sind die Windungen des Stromkreises 4 auf den innersten zwei Lagen L4 und L5 ausgebildet und keine der Windungen der weiteren Stromkreise ist direkt über- oder unterhalb der Windungen des Stromkreises 4 angeordnet. Z.B. ist eine erste Leiterbahn 4a zur Bildung von 5 Windungen des

Stromkreises 4 auf der Lage L4 um die Aussparung 7a und eine zweite Leiterbahn 4b zur Bildung von 5 Windungen des Stromkreises 4 auf der Lage L5 ebenfalls um die Aussparung 7a angeordnet (vgl. Fig. 14) . Mit der erhöhten vertikalen Anforderung in Bezug auf den Stromkreis 4 ist dann z.B. ein vergrößerter Abstand lediglich zwischen den Lagen LI und L4 sowie zwischen den Lagen L5 und L2 von jeweils yl4 einzuhalten. Da die

vertikalen Anforderung in Bezug auf die übrigen Stromkreise denen gemäß Ausführungsform nach den Fign. 1 bis 8

entsprechen, sind zwischen den anderen Lagen wiederum jeweils nur Abstand von z.B. 0,2 mm einzuhalten. Die Dicke der gesamten Leiterplatte 7 ist somit durch zwei Mal den vergrößerten Abstand yl4 und ein Mal den geringeren Abstand von z.B. 0,2mm vorgegeben oder durch fünf Mal den

geringeren Abstand von jeweils von z.B. 0,2mm, sofern nach Beispiel 0,4 mm für yl4 ausreichend sind.

Da sich in Bezug auf den Stromkreis 4 auch die Luft- und Kriechstrecken von LS14, LS24 und LS34 vergrößern begründet dies die weite Entfernung der die Leiterbahnen 4a und 4b elektrisch miteinander verbindenden Durchkontaktierung 6-4. von dem Loch 7a. Sind z.B. die Windungen der Stromkreise 1 auf wenigstens einer der Außenlagen angeordnet, entspricht diese weite Entfernung der die Leiterbahnen 4a und 4b elektrisch miteinander verbindenden Durchkontaktierung 6-4. von dem Loch 7a der Luft- und Kriechstrecke LS14. Da auch die horizontalen Anforderungen an die feste Isolierung in Bezug auf den Stromkreis 4 gestiegen sind, ist auch der Abstand der Leiterbahnen 4a und 4b des Stromkreises 4 von dem Rand der Aussparung 7a größer als zuvor. Sind die

Windungen der Stromkreise 1 auf wenigstens einer der

Außenlagen angeordnet, so kann dieser Abstand der

Leiterbahnen 4a und 4b des Stromkreises 4 von dem Rand der Aussparung 7a entsprechend den Ausführungen zur

Ausgestaltung nach den Fign. 1 bis 8 mit xA14

gekennzeichnet werden (vgl. Fig. 13) . Allerdings können bei Einsatz von sechs Lagen auch die Windungen der Stromkreise 1, 2 und 3 jeweils auf zwei Lagen verteilt werden, welches wiederum die benötigte horizontale Ausdehnung reduziert. Sind z.B. die Leiterbahnen des

Stromkreises 1 auf die beiden Außenlagen LI und L2

verteilt, können die Leiterbahnen des Stromkreises 2 z.B. auf die beiden Lagen L3 und L4 und die Leiterbahnen des Stromkreises 3 z.B. auf die beiden Lagen L5 und L6 verteilt sein, insbesondere von der Anzahl her jeweils möglichst gleich verteilt sein. Das innere Ende einer jeden Windung des Stromkreises 1 und 3 ist dann wiederum zweckmäßig mit einer Durchkontaktierung 6-1 bzw. 6-3 elektrisch verbunden, an welche wiederum eine auf einer anderen Lage nach außen geführte, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellte Anschlussverbindung gelegt ist. In den Bezug des Stromkreises 2 sind aufgrund des geforderten Mittelabgriffs C ^x zwei Durchkontaktierungen 6-2-1 und 6-2-2 mit den Windungen elektrisch verbunden, so dass hierüber nicht nur eine, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellte Anschlussverbindung nach außen geführt ist, sondern auch der Mittelabgriff C ^x auf einer anderen Lage nach außen bereitgestellt werden kann. Die Gesamtfläche der Leiterbahnen, insbesondere Kupfer- Leiterbahnen, und damit die Menge an wärmeaufnehmenden und wärmeabführenden Material kann folglich wiederum größer bei ansonsten gleichen Dimensionen des Planar-Transformators insgesamt als beim Stand dimensioniert werden

Theoretisch sind mit dieser bei bevorzugten

Ausführungsformen eingesetzten Technologie, d.h. mit einer sandwichartigen Leiterplatte 7 mit sechs Lagen LI bis L6 zur Ausbildung elektrischer Leiterbahnen, Schutzlack und normalen Durchkontaktierungen neun galvanisch getrennte, insbesondere auch eigensicher getrennte Stromkreise

realisierbar .

Zur Bildung von zugehörigen Windungen eines ersten

Stromkreises ist entweder eine Leiterbahn auf einer

Außenlage angeordnet oder es sind zwei Leiterbahnen auf beiden Außenlagen angeordnet. Zur Bildung von zu vier weiteren Stromkreisen gehörenden Windungen können die vier Innenlagen um einen ersten Außenschenkel des Magnetkerns und zur Bildung weiterer zu vier weiteren Stromkreisen gehörenden Windungen können dieselben vier Innenlagen um den zweiten Außenschenkel des Magnetkerns genutzt werden.

Theoretisch sind folglich mit dieser Technologie, d.h. mit einer sandwichartigen Leiterplatte 7 mit einer Mehrzahl von N Lagen zur Ausbildung elektrischer Leiterbahnen,

Schutzlack und normalen Durchkontaktierungen ((N-2)*2)+l galvanisch getrennte, insbesondere auch eigensicher

getrennte Stromkreise realisierbar.

In der Praxis wird man jedoch bevorzugt mehrere Innenlagen zusammenfassen, um geringere Kupferverluste zu ermöglichen. Ein Planar-Transformator gemäß der Erfindung kann somit in bevorzugter Ausführung innerhalb eines Trennverstärkers, insbesondere im Gehäuse eines Trennverstärkers integriert sein, welches in den Figuren jedoch aus Gründen der

Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt ist. Bezugszeichenliste

1, 2, 3, 4 Stromkreis bzw. Potentialgruppe bzw.

Wicklung des Transformators; la, lb, 2a, 2b,

3a, 3b, 4a, 4b Leiterbahnen; A, A' , B, B' , C, C ,

D, E, F, G, H Anschlussverbindungen zur elektrischen

Kontaktierung; 5 magnetischer Kern;

5a erster Teil des magnetischen Kerns;

5b zweiter Teil des magnetischen Kerns;

5m Mittelteil des ersten Teils des

magnetischen Kerns; 5sl, 5s2 Außenschenkel des ersten Teils des magnetischen Kerns;

6-1,, 6-la, 6-2, 6-2-1,

6-2-3, 6-3, 6-4a Durchkontaktierungen; 7 Leiterplatte; 7a, 7b Aussparungen in der Leiterplatte;

LI, L2, L3, L4

L5, L6 Lagen zur Ausbildung von

Leiterbahnen;

LS Luft- und Kriechstrecken; x, y Isolierabstände innerhalb des

Isolationsmaterials zwischen zwei verschiedenen Stromkreisen; Isolierabstände innerhalb des

Isolationsmaterials zwischen einem Stromkreisen und dem Rand einer

Aussparung; erfindungsgemäßer Planar-Transformator