CN102789878A - 开关电源变压器 - Google Patents

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袁周红
季伟源
王乾
钱科
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Abstract

本发明公开了一种可以有效地抑制其初、次级绕组之间的分布电容产生的电磁干扰、提高开关电源的电磁兼容性的开关电源变压器，包括：器身以及初级绕组和次级绕组，初级绕组由首尾相连、圈数相当的初级内侧绕组和初级外侧绕组构成，初级内侧绕组绕设在器身上，次级绕组绕设在初级内侧绕组上，初级外侧绕组绕设在次级绕组上。本发明的初、次级绕组的这种布置结构，可使大部分噪声电流相互抵消，大大降低了最终耦合到次级的噪声电流强度，从而降低了传导电磁干扰(EMI)的强度，提高了整个开关电源的电磁兼容性。

Description

开关电源变压器
技术领域
本发明涉及到变压器，尤其涉及到一种开关电源变压器。
背景技术
随着半导体技术的飞速发展，开关电源在现代生活中得到广泛应用，但随着开关频率的不断提高，开关电源的电磁兼容性(EMC)问题日益引起人们的关注和重视。EMC设计已成为开关电源开发设计中必不可少的重要环节。
传导电磁干扰(EMI)噪声的抑制必须在产品开发初期就加以考虑。通常情况下，在电源输入端加装滤波器可以有效地抑制传导(EMI)噪声，但是会增加成本；而且滤波器会占用较大的空间，使得开关电源的体积也增大不少。
噪声源通过变压器初、次级绕组之间的分布电容(或者叫寄生电容)耦合是产生传导电磁干扰的主要途径之一，直接影响到开关电源的电磁兼容性。
传统的变压器EMC的设计方法，是通过在变压器的初、次级绕组(或者叫初、次级线圈)间设置隔离层，金属隔离层直接连接地线的方法来减小变压器初、次级绕组之间的分布电容产生的电磁干扰。但是，这样的设计会增大共模噪声电流，使得开关电源的EMC性能变差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以有效地抑制其初、次级绕组之间的分布电容产生的电磁干扰、提高开关电源的电磁兼容性的开关电源变压器。
为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案为：开关电源变压器，包括：器身、初级绕组和次级绕组，初级绕组由首尾相连、圈数相当的初级内侧绕组和初级外侧绕组构成，初级内侧绕组绕设在器身上，次级绕组绕设在初级内侧绕组上，初级外侧绕组绕设在次级绕组上。
所述的初级内侧绕组与次级绕组之间绕设有内辅助绕组，次级绕组与初级外侧绕组之间绕设有外辅助绕组。
所述的内、外辅助绕组的圈数相当。
所述的内、外辅助绕组串接在一起构成辅助绕组。
所述的器身包括：铁氧体磁芯和设置在铁氧体磁芯上的骨架。
本发明的有益效果是：本发明的初、次级绕组的布置结构，可使得大部分噪声电流相互抵消，可以大大降低最终耦合到次级绕组的噪声电流强度，尤其是共模噪声电流强度，从而降低了传导电磁干扰(EMI)的强度，提高了电磁兼容性；这样可不安装滤波器或安装较小的滤波器，从而可以降低了成本，减小开关电源的体积。除此之外，还可将内辅助绕组分别置于初级内侧绕组与次级绕组之间、外辅助绕组置于次级绕组与初级外侧绕组之间，通常情况下，内、外辅助绕组串接在一起作为一个辅助绕组为电路提供能量，而不用单独为辅助绕组配套器身和初级绕组了，从而可以降低制造成本。
附图说明
图1是本发明所述变压器的局部剖视结构示意图。
图中：1、骨架，2、PC40铁氧体磁芯，3、初级内侧绕组，4、初级外侧绕组，5、内辅助绕组，6、外辅助绕组，7、次级绕组。
图2是变压器改进前后的噪声频谱图。
其中：(a)为改进前的变压器的噪声频谱图，(b)为改进后的变压器的噪声频谱图；(a)和(b)中：两条平行线分别为CISPR22标准中B级要求的准峰值检波限值和平均值检波限值，曲线为开关电源的传导噪声频谱。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1所示，本发明所述的开关电源变压器，包括：由PC40铁氧体磁芯2和设置在PC40铁氧体磁芯2上的骨架1构成的器身、圈数相当(相等或者差一圈，最好相等)的初级内侧绕组3和初级外侧绕组4、以及次级绕组7，初级内侧绕组3的尾端与初级外侧绕组4的首端相连形成初级绕组，初级内侧绕组3绕设在骨架1上，次级绕组7绕设在初级内侧绕组3上，初级外侧绕组4绕设在次级绕组7上。本实施例中，还可以绕制用于给开关电源的控制电路IC供电的辅助绕组(或者叫辅助线圈)，其具体设置方式为：将辅助绕组的一半作为内辅助绕组5绕设在初级内侧绕组3与次级绕组7之间，将辅助绕组的另一半作为外辅助绕组6绕设在次级绕组7与初级外侧绕组4之间。
为了方便线圈线头的引出，实际绕制时，初、次级绕组和辅助绕组，均从同名端绕至另一端，且绕制方向相同。
加装了辅助绕组后，一方面，由于辅助绕组的存在给噪声电流的传播提供了额外的途径，但另一方面，构成辅助绕组的内、外辅助绕组5和6增大了初级内侧绕组3与次级绕组7以及次级绕组7与初级外侧绕组4之间的距离，从而就减小了初级内侧绕组3和初级外侧绕组4与次级绕组7之间的层间寄生电容，使得噪声电流得以减小。因此，辅助绕组的增加对于最终耦合到次级绕组7的噪声电流强度影响很小。
从图2所示的实验结果可以看出，与传统变压器相比，本发明所述的变压器具有更加有效的共模噪声抑制能力，尤其在中频1-5MHz的频段。在较低频段，传导干扰主要是由差模干扰引起；而在中、高频段，共模干扰起主导作用；在10MHz以上的频段，主要由电路中的其他寄生参数决定EMC性能，与变压器关系不大。

Claims (5)

1.开关电源变压器，包括：器身、初级绕组和次级绕组，其特征在于：所述初级绕组由首尾相连、圈数相当的初级内侧绕组和初级外侧绕组构成，初级内侧绕组绕设在器身上，次级绕组绕设在初级内侧绕组上，初级外侧绕组绕设在次级绕组上。
2.如权利要求1所述的开关电源变压器，其特征在于：所述的初级内侧绕组与次级绕组之间绕设有内辅助绕组，次级绕组与初级外侧绕组之间绕设有外辅助绕组。
3.如权利要求2所述的开关电源变压器，其特征在于：所述的内、外辅助绕组的圈数相当。
4.如权利要求2所述的开关电源变压器，其特征在于：所述的内、外辅助绕组串接在一起构成辅助绕组。
5.如权利要求1至4中任一项所述的开关电源变压器，其特征在于：所述的器身包括：铁氧体磁芯和设置在铁氧体磁芯上的骨架。
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