CN102385976A - 变压器以及包括该变压器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器以及包括该变压器的装置。所述变压器包括：电流抑制装置，被配置成抑制由负载网络中的电容器引起的大电流；初级线圈，被配置成接收输入电压；次级线圈，被配置成向负载网络提供输出电压。因而可以实现变压器初级侧电流的稳定，实现对变压器的保护。

Description

变压器以及包括该变压器的装置

技术领域

本发明总体上涉及电子领域，尤其涉及一种变压器和包括该变压器的装置，更具体而言，涉及一种可以抑制变压器初级侧的大电流的变压器以及包括该变压器的装置。

背景技术

随着电子技术的发展，变压器在各个领域得到了广泛的应用。

在变压器实际应用中，在变压器的初级侧提供输入电压，而在变压器的次级侧感应出期望的电压并将感应出的电压输出给负载网络。

在常见的变压器应用中，在变压器的次级侧的负载网络可以包括电容器等器件。

例如，如图1所示，常见的高压点火器装置100包括：电压源102；包括初级线圈104和次级线圈106的变压器；以及包括至少一个电容器108和至少一个二极管110的负载网络。其中，负载网络中的至少一个电容器和至少一个二极管可以布置成Cocroft-Walton网络；电压源102向初级线圈104提供输入电压，次级线圈106感应出的电压用于给至少一个电容器108充电。

在次级侧存在电容器的情况下，在每次对电容器进行充电时，在次级侧需要有大电流来进行充电，相应地，在变压器的初级侧也会出现大电流。

在初级侧出现的大电流会对变压器本身造成一定的威胁。在电流过大的情况下，存在损坏变压器的风险。

为了避免上述问题，在现有技术中，一种解决方案是在变压器中采用较为昂贵的耐大电流的材料和元件。

此外，在现有技术中，另一种解决方案是：在变压器的次级侧设置电流测量装置，该电流测量装置与变压器的初级侧的输入电压源相连。当电流测量装置探测到电流过大时，通知初级侧的输入电压源来降低输入电压，由此实现了对大电流的抑制和对变压器的保护。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个目的是提供一种变压器，其可以以较低的成本和较为简单的方式来抑制变压器初级侧的大电流，由此实现对变压器的保护。

本发明的另一个目的是提供一种包括该变压器的装置，其可以以较低的成本和较为简单的方式来抑制装置中的变压器初级侧的大电流，由此实现对装置的保护。

根据本发明的一个方面，提供了一种变压器，包括：初级线圈、次级线圈和位于初级线圈侧的电流抑制装置。其中，电流抑制装置可以抑制由于对负载网络中的电容器进行充电而在变压器初级侧引起的大电流；初级线圈可以接收输入电压，而次级线圈可以向负载网络提供输出电压。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括上述变压器的装置，包括：根据本发明实施例的变压器、电压源和负载网络。其中，电压源可以产生输入电压，负载网络可以接收输出电压并包括至少一个电容器。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1示出了现有技术的包括变压器的高压点火器装置的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的变压器的示意图。

图3示出了根据本发明一个具体实施例的变压器的示意图。

图4示出了根据本发明一个具体实施例的变压器的示意图。

图5示出了根据本发明另一个实施例的包括变压器的装置的示意图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

图2示出了根据本发明一个实施例的变压器的示意图。

如图2所示，根据本发明实施例的变压器200包括：电流抑制装置202，被配置成抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流；初级线圈204，被配置成接收由电流抑制装置202处理后的电压作为输入电压；以及，次级线圈206，其被配置成根据输入电压来产生次级电压，并将其提供给负载网络。

在根据本发明实施例的上述变压器中，当负载网络中的电容器在充电时，在初级线圈侧引起的大电流通过电流抑制装置204而得以抑制。

由此可以保护变压器不受损坏，因而，根据本发明实施例可以以简单有效且成本较低的方式实现对变压器的保护。

此外，图2所示的仅仅是示例，本发明不限于此，而是还可以以其它任意合适的方式进行改型。例如，在本发明的另一个实施例中，电流抑制装置也可以与初级线圈串联连接。

电流抑制装置可以通过各种合适的方式来实现对变压器初级侧大电流的抑制。

例如，电流抑制装置可以通过控制变压器初级线圈侧的输入电压或控制变压器初级线圈侧的电阻，来抑制初级线圈侧的大电流并实现对变压器的保护。

在本发明的一个实施例中，电流抑制装置可以通过控制变压器初级线圈侧的输入电压来抑制由于对负载网络中的电容器进行充电而在变压器初级侧引起的大电流。

具体来说，电流抑制装置可以通过调节初级线圈侧的电压源的输入电压的占空比，来控制变压器初级线圈侧的大电流。

在这种情况下，电流抑制装置可以是能够调节输入电压的占空比的各种适当的装置。

在本发明的一个实施例中，电流抑制装置可以是可编程逻辑编程(PLD)电路，其可以生成占空比调节信号来调节输入电压的占空比，进而控制变压器初级线圈侧的电流，由此抑制了由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流。

图3示出了根据该实施例的变压器的示意图，其中作为电流抑制装置的可编程逻辑编程电路302与电压源并联，向电压源的电压提供占空比调节信号，由此可以调节初级线圈的输入电压的占空比。此外，图3中的电压源、初级线圈、次级线圈、负载网络可以分别对应于图2中的电压源、初级线圈、次级线圈、负载网络，在此不再对它们进行重复描述以使说明书保持简洁。

可编程逻辑编程电路成本不高且编程方式简单，因而根据本发明实施例可以以较低的成本和较简单的方式来抑制变压器初级线圈侧的大电流并实现对变压器的保护。

此外，可编程逻辑电路还可以根据不同的情况来灵活地调节输入电压的占空比，因而对不同的应用场景具有灵活性。

在通过调节输入电压的占空比来控制变压器初级线圈侧的电流的情况下，可以采用各种合适的占空比调节方式。

在本发明的一个实施例中，可以逐级增加输入电压的占空比。

具体来说，可以在最低占空比和额定占空比之间分成若干水平，随着充电的进行，按从低到高的顺序，逐级地升高占空比的水平。

例如，在高压点火器的应用中，最低占空比和额定占空比优先地可以为10％和50％，并且可以将其分为5个等级，在充电过程中，逐级地提高占空比。

这样，在充电开始时即在次级侧存在大的充电电流的情况下，由于初级侧输入电压的占空比较低，初级线圈侧的电流也较低，所以可以抑制此时变压器初级线圈侧出现的大电流。

而随着充电的进行，次级侧电流逐渐减少，但初级侧的占空比在逐级增加，因而初级侧的电流也可以保持稳定，由此实现了将初级侧电流稳定在额定水平，使得可以在次级侧充电过程中保持初级侧电流的稳定。

因而，根据本发明实施例的变压器可以在次级侧电容器的充电期间保持初级侧电流的稳定，避免了大电流的冲击，实现了对变压器的保护。

在本发明的另一个实施例中，也可以随时间线性地增加输入电压的占空比。

具体来说，在电容器的充电过程中，可以在最低占空比和额定占空比之间线性地增加输入电压的占空比。

这样，在充电开始时即在次级侧存在大的充电电流的情况下，由于输入电压的占空比较低，初级线圈侧的电流也较低。所以可以抑制在变压器次级侧电容充电时在变压器初级线圈侧出现的大电流。

而随着充电的进行，次级侧电流逐渐减少，但初级侧的占空比在逐渐增加，因而初级侧的电流也可以保持稳定，由此实现了将初级侧电流稳定在额定水平，使得可以在次级侧充电过程中保持初级侧电流的稳定。

因而，根据本发明实施例的变压器可以在次级侧电容器的充电期间保持初级侧电流的稳定，避免了大电流的冲击，实现了对变压器的保护。

在上述实施例中，通过调节输入电压的占空比来控制变压器初级线圈侧的电流，其中，占空比的调节方式包括逐级增加和线性增加，但是这两种方式也仅仅作为示例而提出，本发明不限于此，还可以以其它合适的方式调节。例如也可以非线性地增加输入电压的占空比。

此外，电流抑制装置抑制变压器初级侧的大电流的方式不限于以上的实施例，在本发明的另一个实施例中，电流抑制装置还可以通过改变变压器初级线圈侧的电阻来抑制变压器初级侧的大电流。

在本发明的一个实施例中，在变压器初级侧出现大电流时，电流抑制装置可以呈现出较高的电阻，从而起到抑制大电流的作用。此外，在变压器初级侧电流迅速降低至额定值过程中，电流抑制装置的电阻也可以逐渐降低，以实现变压器初级侧电流的稳定。

在本发明的一个具体实施例中，能够通过改变变压器初级线圈侧的电阻来抑制变压器初级侧大电流的电流抑制装置例如可以包括与初级线圈串联的阻值随温度变化的可变电阻器。

图4示出了根据该实施例的变压器的示意图。如图4所示，作为电流抑制装置的可变电阻器402与初级线圈404串联连接，由此可以实现降流的作用。此外，图4中的电压源、初级线圈、次级线圈、负载网络可以分别对应于图2、3中的电压源、初级线圈、次级线圈、负载网络，在此不再对它们进行重复描述以使说明书保持简洁。

具体来说，该可变电阻器的阻值可以随温度而变化。当流过电阻器的电流较大(即温度较高)时，电阻器呈现出较高的电阻值以降低电流，而当流过电阻器的电流较小(即温度较低)时，电阻器呈现出较低的电阻值以使电流保持稳定。

因而，根据本发明实施例的变压器可以在次级侧电容器的充电期间保持初级侧电流的稳定，避免了大电流的冲击，实现了对变压器的保护。

此外，以上描述的通过调节输入电压来抑制变压器初级侧大电流的方案和通过调节变压器初级侧电阻来抑制变压器初级侧大电流的方案仅仅是示例，本发明不限于此，而是还可以采用其它方式来抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流。例如，在本发明的另一个实施例中，可以将上述的两种方式组合起来，以抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流。

本发明实施例还提供了一种包括变压器的装置。

在本发明的一个实施例中，包括变压器的装置包括：根据任意上述实施例的变压器；电压源，被配置成产生输入电压；负载网络，被配置成接收次级线圈的输出电压并包括至少一个电容器。

在上述装置中，在变压器的初级侧包括了电流抑制装置，所以可以抑制在次级侧电容充电期间在初级侧出现的大电流，保持初级侧电流的稳定，实现对变压器的保护。

其中，负载网络可以是任何包括电容器的负载网络。

在本发明的一个实施例中，负载网络包括布置成考尔夫特沃尔顿(Cocroft-Walton)网络的至少一个电容器以及和至少一个二极管。在这种情况下，根据该实施例的包括变压器的装置可以是高压点火器。

图5示出了根据本发明实施例的包括变压器的装置的示意图。

如图5所示，该装置包括：电压源510、电流抑制装置502、初级线圈504、次级线圈506、至少一个电容器508和至少一个二极管512。其中，电流抑制装置502、初级线圈504、次级线圈506构成了变压器；至少一个电容器508和至少一个二极管512被布置成考尔夫特沃尔顿网络并构成了负载网络。

此外，图5中的电压源、电流抑制装置、初级线圈、次级线圈可以分别对应于任意上述实施例中的电压源、电流抑制装置、初级线圈、次级线圈，在此不再对它们进行重复描述以使说明书保持简洁。

如上所述，当对变压器次级侧的至少一个电容器进行充电时，在变压器初级侧出现的大电流可以被电流抑制装置502抑制。

由此，在根据本发明实施例的装置中，可以以简单有效和成本较低的方式使变压器初级侧的电流保持稳定，减少对装置中的变压器的冲击，实现了对装置的保护。

此外，图5仅仅是示例，本发明也不限于此。图5中的各个组成部件也可以以其它任何合适的方式构成。

例如，图5所示的电容器和二极管的数目不限于图5中所示的两个，也可以是其它任何合适的数目。

再例如，图5中所示电流抑制装置不限于图5所示的并联连接的方式，而是也可以与初级线圈串联连接。

再例如，尽管图5所示的初级线圈504为一个线圈，但本发明不限于此。在本发明的另一个实施例中，初级线圈504也可以包括两个或更多个独立的线圈，每个线圈由各自的MOS开关来开关使得该两个或更多个线圈交替地作为初级线圈而工作。

另外，应理解，本文所述的各种示例和实施例均是示例性的，本发明不限于此。各个实施例也可以进行相互的组合。因此，不应将实施例视为具有任何限定性的含义。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (8)

1.一种变压器，包括：

电流抑制装置，被配置成抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流；

初级线圈，被配置成接收输入电压；

次级线圈，被配置成向负载网络提供输出电压。

2.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述电流抑制装置被配置成通过控制输入电压来抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流。

3.根据权利要求2所述的变压器，其中，所述电流抑制装置被配置成通过逐级增加来自电压源的输入电压的占空比来调节初级侧的电流。

4.根据权利要求2所述的变压器，其中，所述电流抑制装置被配置成通过线性增加来自电压源的输入电压的占空比来调节初级侧的电流。

5.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述电流抑制装置被配置成通过改变初级线圈侧的电阻来抑制由负载网络中的电容器在变压器初级侧引起的大电流。

6.根据权利要求1所述的变压器，所述电流抑制装置包括可编程逻辑电路和可变电阻器中的至少一个。

7.一种包括变压器的装置，包括：

根据上述权利要求1-6中任一项的变压器；

电压源，被配置成产生输入电压；

负载网络，被配置成接收输出电压并包括至少一个电容器。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述负载网络包括布置成考尔夫特沃尔顿网络的至少一个电容器以及和至少一个二极管。

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