CN100583321C - 可调漏电感的变压器及使用其的放电灯驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种可调漏电感的变压器，包括第一绕线架、第一绕组以及第二绕组。其中，第一绕线架包括第一绕线部分及第二绕线部分。第一绕组缠绕于第一绕线架的第一绕线部分。第二绕组包括第一绕线段及第二绕线段，第一绕线段缠绕于第一绕线架的第一绕线部分，且与第一绕组分层缠绕，第二绕线段缠绕于第一绕线架的第二绕线部分。本发明的可调漏电感的变压器同时具有上下型绕线结构与左右型绕线结构，使其漏电感值可根据需要调节，具有较高的灵活性。

Description

可调漏电感的变压器及使用其的放电灯驱动装置

【技术领域】

本发明涉及一种变压器，尤其涉及一种具有可调漏电感的变压器。

【背景技术】

通常，变压器应用于电子装置，用于将接收到的电压转换为电子装置所需的电压。然，变压器均存在漏电感，即一次侧绕组(primarywinding)产生的磁通没有完全耦合到二次侧绕组(secondary winding)时所产生的电感。因此，通常在使用变压器时，一方面需要利用各种方式来降低漏电感，以减少电能的损耗，提高变压器的转换效率；另一方面则需要利用漏电感来达到谐振的需求，则其要求变压器的漏电感值必须达到需求标准，才能产生良好的谐振。

图1为现有变压器100的绕线结构剖视图。变压器100包括绕线架10、第一绕组11、第二绕组12、绝缘胶带13(tape)以及铁芯组(省略绘出)。铁芯组位于绕线架10的中空部10a，用以构成闭合磁路(即磁通经过的闭合路径)。第一绕组11缠绕于绕线架10，第二绕组12缠绕于第一绕组11外侧，且与第一绕组11用绝缘胶带13隔离，则第一绕组11与第二绕组12构成上下型绕线结构。这种绕线结构使得第一绕组11与第二绕组12距离很近，绕线重叠面积大，其感应磁路几乎重叠，具备较佳的耦合性，故产生的漏电感值较小。

另一种现有变压器200的绕线结构剖视图如图2所示。变压器200包括绕线架20、第一绕组21、第二绕组22、多个隔离墙24以及铁芯组(省略绘出)。其中，绕线架20的中空部分20a可供铁芯容置其中，进而形成闭合磁路。绕线架20通过两个隔离墙24形成一次侧区域b1、二次侧区域b2及空绕线槽区域b3。其中，二次侧区域b2又通过多个隔离墙24形成多个绕线槽区域，构成多槽式结构。第一绕组21缠绕于一次侧区域b1，第二绕组22缠绕于二次侧区域b2，构成左右型绕线结构。这种绕线结构使得第一绕组21与第二绕组22距离较远，在磁通交链上无法完全耦合，导致变压器200产生较大的漏电感。

由此可知，现有变压器上下型绕线结构漏电感值较低，不能产生良好谐振；左右型绕线结构漏电感值较大，虽能满足谐振要求，可大漏电感会损耗电能，降低变压器的转换效率。又，两种类型绕线结构漏电感值固定，不可调节，要改变变压器的漏电感大小，则需要改变绕线结构。

【发明内容】

有鉴于此，需提供一种可调漏电感的变压器，其将上下型绕线结构与左右型绕线结构整合于一体，使其产生的漏电感值可根据需要调节。

另外，还需提供一种放电灯驱动装置，其采用具有可调漏电感的变压器的变压电路，可根据需要调节变压器的漏电感，达到需求标准，具有较高的灵活性。

一种可调漏电感的变压器，包括第一绕线架、第一绕组以及第二绕组。其中，所述第一绕线架包括第一绕线部分及第二绕线部分。第一绕组缠绕于第一绕线架的第一绕线部分。第二绕组包括第一绕线段及第二绕线段，第一绕线段缠绕于第一绕线架的第一绕线部分，且与第一绕组分层缠绕，第二绕线段缠绕于第一绕线架的第二绕线部分。

作为上述技术方案的进一步改进，所述可调漏电感的变压器更包括至少一个第二绕线架，用于缠绕第二绕组的第一绕线段。其中，第二绕线架的长度小于第一绕线架的第一绕线部分长度，且第一绕组未缠满于第一绕线架的第一绕线部分。

一种放电灯驱动装置，用于驱动包括多个灯管的灯管组，所述放电灯驱动装置包括转换电路、驱动开关电路、变压电路以及脉冲宽度调变(pulsewidth modulation，PWM)控制器。转换电路用于将接收到的信号转换为直流信号。驱动开关电路连接于转换电路，用于将直流信号转换为交流信号。变压电路连接于驱动开关电路和灯管组之间，用于将交流信号转换为另一交流信号，其中，变压电路包括可调漏电感的变压器，其包括第一绕线架、绝缘层、第一绕组以及第二绕组。其中，第一绕线架包括第一绕线部分及第二绕线部分。第一绕组缠绕于第一绕线架的第一绕线部分。第二绕组包括一第一绕线段及一第二绕线段，第一绕线段缠绕于第一绕线架的第一绕线部分，且与第一绕组分层缠绕，第二绕线段缠绕于第一绕线架的第二绕线部分。PWM控制器连接于驱动开关电路，用于控制驱动开关电路的输出。

本发明的可调漏电感的变压器同时具有上下型绕线结构与左右型绕线结构，使其漏电感值可根据需要调节，具有较高的灵活性。

【附图说明】

图1为现有变压器的绕线结构的剖视图。

图2为现有变压器的另一种绕线结构的剖视图。

图3为本发明一实施方式中放电灯驱动装置的模块图。

图4为本发明另一实施方式中放电灯驱动装置的模块图。

图5a为本发明可调漏电感的变压器第一实施方式立体分解图。

图5b为本发明图5a中沿直线Vb-Vb方向的剖视图。

图6a为本发明可调漏电感的变压器第二实施方式立体分解图。

图6b为本发明图6a中沿直线VIb-VIb方向的大漏感绕线结构的剖视图。

图6c为本发明图6a中沿直线VIb-VIb方向的小漏感绕线结构的剖视图。

图6d为本发明图6a中沿VId方向的局部放大图。

图7a为本发明可调漏电感的变压器第三实施方式立体分解图。

图7b为本发明图7a中沿直线VIIb-VIIb方向的剖视图。

图8a为本发明可调漏电感的变压器第四实施方式立体分解图。

图8b为本发明图8a中沿直线VIIIb-VIIIb方向的剖视图。

图9a、图9b及图9c分别为本发明可调漏电感的变压器铁芯组的组合结构的正视图。

【具体实施方式】

图3所示为本发明放电灯驱动装置一实施方式的模块图。放电灯驱动装置包括转换电路30、驱动开关电路31、变压电路32、灯管组33、反馈电路34以及PWM控制器35。灯管组33包括多个灯管。转换电路30用于将接收到的信号转换为直流信号。驱动开关电路31连接于转换电路30，用于将直流信号转换为交流信号。变压电路32连接于驱动开关电路31与灯管组33之间，用于将交流信号转换为另一交流信号，并输出至灯管组33。本实施方式中，驱动开关电路31输出的交流信号为方波信号，变压电路32输出的交流信号为弦波信号。反馈电路34连接于灯管组33与PWM控制器35之间，用于将流经灯管组33的电流反馈至PWM控制器35。PWM控制器35连接于反馈电路34与驱动开关电路31之间，用于控制驱动开关电路31的交流输出。

图4所示为本发明放电灯驱动装置另一实施方式的模块图。所述放电灯驱动装置与本发明图3所示的放电灯驱动装置基本相同，区别在于：图4所示反馈电路44连接于变压电路42与PWM控制器45之间，同样用于将流经灯管组43的电流反馈至PWM控制器45。本发明图3与图4所示的变压电路32、42均包括具有可调漏电感的变压器。

图5a为本发明可调漏电感的变压器50第一实施方式的立体分解图。可调漏电感的变压器50包括绕线架525及铁芯组527。其中，绕线架525具有多个隔离墙524，其中，隔离墙524a将绕线架525分成第一绕线部分B1及第二绕线部分B2。第一绕线部分B1用于缠绕第一绕组(参阅图5b)以及第二绕组522的第一绕线段522a，第二绕线部分B2用于缠绕第二绕组522的第二绕线段(参阅图5b)。

本实施方式中，绕线架525形成中空部525a，且，包括第一基座525b以及第二基座525c，分别接近于绕线架525的第一绕线部分B1与第二绕线部分B2。又，第一基座525b与第二基座525c均设有多个接脚529，用于将变压器50电性连接至电路板(图中未给出)。本实施方式中，隔离墙524b与第一基座525b同侧，隔离墙524c亦与第二基座525c同侧，隔离墙524b与524c均具有较大的厚度，有利于增加刚性。同样，隔离墙524a亦具有较大的厚度，增加耐压。

铁芯组527包括第一铁芯527a以及第二铁芯527b。其中，第一铁芯527a以及第二铁芯527b相互接合而穿伸容纳于第一绕线架525的中空部525a，用于构成闭合磁路。在本实施方式中，铁芯组527为E型铁芯，且为高导磁性材质。

图5b为本发明图5a中沿Vb-Vb方向的剖视图。第一绕组521缠绕于绕线架525的第一绕线部分B1。第二绕组522包括第一绕线段522a及第二绕线段522b。其中，第一绕线段522a缠绕于绕线架525的第一绕线部分B1，且与第一绕组521分层缠绕，用绝缘层523隔离。本实施方式中，绝缘层523为绝缘胶带。第二绕线段522b缠绕于绕线架525的第二绕线部分B2。本实施方式中，第一绕线段522a缠绕于第一绕组521的上面，在其它实施方式中，第一绕线段522a亦可被缠绕于第一绕组521的下面。变压器50包括至少一对挡墙(margin tape)528，设置于绝缘层523的上面。本实施方式中，所述挡墙528为绝缘胶带。所述挡墙528用于增加第二绕组522的第一绕线段522a的进、出线处与第一绕组521的进、出线处的距离，增加耐压。本实施方式中，进线处为绕组最初缠绕绕线架525第一绕线部分B1的地方，出线处为绕组最终缠绕绕线架525第一绕线部分B1的地方。绕线架525的第二绕线段B2通过多个隔离墙524形成多个绕线槽区域，构成多槽式结构。这种多槽式结构避免缠绕于其中的线圈因电压过高而产生跳火现象，增加线圈的耐压。

本实施方式中，第二绕组522的第二绕线段522b与第一绕组521构成左右型绕线结构，第二绕组522的第一绕线段522a与第一绕组521构成上下型绕线结构，即变压器50同时具有左右型绕线结构与上下型绕线结构。其中，左右型绕线结构中，第一绕组521线圈与第二绕组522的第二绕线段522b线圈距离较远，在磁通交链上无法完全耦合，可产生较大的漏电感，例如10mH；而上下型绕线结构中，第一绕组521与第二绕组522的第一绕线段522a线圈距离较近，其感应磁路几乎重叠，具备较佳的耦合性，此种结构的绕组线圈耦合较为紧密，可产生较小漏电感，例如2mH。因此，本实施方式的变压器50产生的漏电感值介于上下型绕线结构的漏电感值与左右型绕线结构的漏电感值之间，即其漏电感值介于2mH与10mH之间。

本实施方式中，调节第二绕组522的第一绕线段522a的线圈匝数与第二绕线段522b的线圈匝数，即可调节变压器50的漏电感值。

在第一绕组521线圈匝数不变，且第二绕组522的第一绕线段522a与第二绕线段522b线圈匝数总数不变的情况下，当第二绕组522的第二绕线段522b的线圈匝数大于第一绕线段522a的线圈匝数时，左右型绕线结构产生漏电感值增大，上下型绕线结构产生漏电感值亦增大，因此，变压器50产生漏电感值大。且，第二绕组522的第二绕线段522b的线圈匝数越多，变压器50产生的漏电感值越大。当第一绕线段522a没有线圈缠绕，仅有第二绕组522的第二绕线段522b线圈缠绕于第二绕线部分B2时，即构成现有的左右型绕线结构，此时，变压器50产生的漏电感值最大。

当第二绕组522的第二绕线段522b的线圈匝数小于第一绕线段522a的线圈匝数时，左右型绕线结构产生漏电感值减小，上下型绕线结构产生漏电感值亦减小，因此，变压器50产生漏电感值小。且，第二绕线段522b的线圈匝数数量越小，变压器50产生的漏电感值越小。当第二绕线段522b没有线圈缠绕，仅有第一绕线段522a缠绕于第一绕线部分B1时，即构成现有的上下型绕线结构时，变压器50产生的漏电感值最小。

本实施方式中，缠绕于绕线架525的第一绕线部分B1的第一绕组521为初级绕组，其与图3或图4中驱动开关电路31或41相连，第二绕组522为次级绕组，其与灯管组33或43相连，且，第一绕组521的线圈匝数小于第二绕组522的线圈匝数。当第一绕组521被施加一电压时，流通第一绕组521的电流所产生的磁场亦会通过第二绕组522，则会在第二绕组522产生高电压。变压器50的漏电感与漏电容(省略绘出)所组成的谐振电路将高电压转换为适于点亮放电灯的电压信号。

图6a为本发明可调漏电感的变压器60的第二实施方式立体分解图。可调漏电感的变压器60与本发明图5a所示的可调电漏感的变压器50的结构基本相同，区别在于：图6a包括第一绕线架625与至少一个第二绕线架626，且第二绕线架626可沿第一绕线架625的轴移动，用于调节变压器60的漏电感。

图6b、图6c为本发明图6a中沿VIb-VIb方向的剖视图。其中，图6b为变压器60的大漏电感绕线结构的剖视图，图6c为变压器60的小漏电感绕线结构的剖视图。图6b、图6c所示的绕线结构与图5b基本相同，区别在于：第二绕线架626通过绝缘层623与第一绕组621隔离，用于缠绕第二绕组622的第一绕线段622a。第一绕组621缠绕于第一绕线架625的第一绕线部分B1，但未缠满第一绕线部分B1。其中，第二绕线架626长度小于第一绕线架625的第一绕线部分B1的长度。因此，第二绕线架626可沿第一绕线架625的轴移动，用于调节变压器的漏电感。

本实施方式中，当第二绕线架626向靠近隔离墙624a的方向移动时，即靠近多槽区时，如图6b所示，第一绕组621与第二绕线架626的第一绕线段622a在磁通交链上耦合度较小，即在长度d内的第一绕组621所产生的磁通无法耦合到第二绕组的第一绕线段622a上，则形成漏磁通，产生漏电感。且，第二绕线架626越靠近隔离墙624a，其耦合性越差，则变压器60产生的漏电感值也越大。当第二绕线架626与隔离墙624a的间隙最小时，其与第一绕组621耦合性最差，则变压器60产生的漏电感值亦最大。

当第二绕线架626向远离隔离墙624a的方向移动时，即远离多槽区时，如图6c所示，第一绕组621与第二绕线架626的第二绕组622在磁通交链上形成较佳的耦合，且第二绕线架626距离隔离墙624a越远，即间隙越大时，其耦合性越佳，产生的漏电感值也越小。当第二绕线架626与隔离墙624a的间距最大时，即形成密耦合时，变压器60产生的漏电感值最小。

因此，在不改变变压器60的第一绕组621与第二绕组622的线圈匝数的情况下，通过第二绕线架626在第一绕线架625的第一绕线部份B1上的移动距离，即可调整第二绕组线圈622的第一绕线段622a与第一绕组621的耦合程度，从而调整变压器60的漏电感值。

图6d为本发明图6a中沿VId方向的局部放大图。本实施方式中，第二绕线架626的数量为两个(图6d中只显示一个)，分别平行设置于第一绕线架625的第一绕线部分(未标示于图中)的相对两侧，用于缠绕第二绕组622的第一绕线段622a。

图7a为本发明可调漏电感的变压器70第三实施方式的立体分解图，且图7b为本发明图7a中沿VIIb-VIIb方向的剖视图。可调漏电感的变压器70与本发明图5a所示的可调漏电感的变压器50的结构基本相同，区别在于：图7a中包括一对第二绕线架726，且均为多槽式结构，用于增加第二绕组722的第一绕线段722a的耐压，避免跳火现象。

图8a为本发明可调漏电感的变压器80第四实施方式的立体分解图，且图8b为本发明图8a中沿直线VIIIb-VIIIb方向的剖视图。可调漏电感的变压器80与本发明图6a所示的可调漏电感的变压器60结构基本相同，区别在于：图8a中，第二绕线架826为多槽式结构，用于增加第二绕组822的第二绕线段822a的耐压，避免跳火现象。第二绕线架826同样可沿第一绕线架825的轴移动，用于调节变压器80的漏电感。

同样，在本实施方式中，改变第二绕线架826在第一绕线架825的第一绕线段B1上移动的距离，即可调整变压器80的漏电感值。

图9a、图9b、图9c为本发明可调漏电感的变压器50、60、70或80中铁芯组527、627、727或827的组合结构的正视图。变压器50、60、70或80的铁芯组527、627、727或827，利用二E字型铁芯组合而成，如图9a的EE结构927a的铁芯组。在本实施方式中，EE结构927a的铁芯为相互接合而穿伸容纳于第一绕线架的中空部，用于构成闭合磁路。接合可以利用点胶的方式进行。本发明的铁芯组也可以利用其它种类的形状及配置，例如图9b、图9c所示，以二U字型铁芯组合而成的UU结构927b的铁芯组，或以I型与U字型铁芯组合而成的IU结构927c的铁芯组。

Claims (6)

1.一种可调漏电感的变压器，其特征在于所述可调漏电感的变压器包括：

第一绕线架，包括第一绕线部分及第二绕线部分；

第一绕组，缠绕于第一绕线架的第一绕线部分；以及

第二绕组，包括第一绕线段及第二绕线段，其中，所述第一绕线段缠绕于第一绕线架的第一绕线部分，且与第一绕组分层缠绕，所述第二绕线段缠绕于第一绕线架的第二绕线部分。

2.如权利要求1所述的可调漏电感的变压器，其特征在于所述第二绕组的第一绕线段与第二绕线段的线圈匝数可调。

3.如权利要求1所述的可调漏电感的变压器，其特征在于所述第一绕组为初级绕组，所述第二绕组为次级绕组。

4.如权利要求1所述的可调漏电感的变压器，其特征在于包括绝缘层，用于隔离第一绕组与第二绕组的第一绕线段。

5.如权利要求4所述的可调漏电感的变压器，其特征在于包括至少一对挡墙，设置于所述绝缘层的上面。

6.一种放电灯驱动装置，用于驱动包括多个灯管的灯管组，其特征在于所述放电灯驱动装置包括：

转换电路，用于将接收到的信号转换为直流信号；

驱动开关电路，连接于转换电路，用于将直流信号转换为交流信号；

变压电路，连接于驱动开关电路和灯管组之间，用于将交流信号转换为另一交流信号，其中，所述变压电路包括如权利要求1至5任一项所述的可调漏电感的变压器；以及

PWM控制器，连接于驱动开关电路，用于控制驱动开关电路的输出。

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