CN105301385A - 检测充电器变压器emc性能的方法、电路及治具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法、电路及治具，通过检测变压器初次级绕组之间的耦合电压，判断变压器EMC性能的优劣，所述电路包括输出三角波的信号发生器、示波器、采样电阻和待测变压器；所述治具包括可固定变压器针脚位置的限位板和可屏蔽电磁干扰的箱体；限位板上开有可防呆和固定变压器针脚位置的电连接孔；箱体上有出线孔，箱体上表面开有适配所述限位板的限位板孔，箱体内设有与电连接孔对应的检测端子其尾端连接在线路板上，信号发生器和示波器通讯线通过出线孔连接在相应的检测端子的尾端。本发明检测方法科学可靠操作简单，节约成本，能在变压器研发阶段快速准确筛选方案，在生产中对变压器进行批量检测。

Description

检测充电器变压器EMC性能的方法、电路及治具

技术领域

本发明涉及变压器检测领域，是一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法、电路及治具。

背景技术

EMC(电磁兼容性)的全称是ElectroMagneticCompatibility，其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”，首先，该设备应能在一定的电磁环境下正常工作，即该设备应具备一定的电磁抗扰度(EMS)；其次，该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响，即电磁骚扰(EMI)。随着科技的发展，电子产品的EMC要求越来越高，变压器作为便携式充电器影响EMC参数的关键器件，变压器的EMC性能能在整体上反映出成品便携式充电器的EMC性能指标。

目前，便携式充电器的EMC检测需要使用传导检测仪、射频信号发生器、功率放大器、高低通滤波器、固定衰减器和CDN三线电源，将被测成品便携式充电器放置在距地0.1M以上的台面上，输入电源需与参考地良好搭接，检测需要扫描读点和计算，每个检测需要至少2分钟时间。相同型号的检测仪器在不同的检测场所得到的检测结果会有差异，为了取得可靠的数据，需要将便携式充电器拿到具有CQC(中国质量认证中心)、TUVPS、FCC、VCCI资质的检测机构进行相关检测，检测费用高昂，检测结果等待周期长，检测的样品为成品的便携式充电器，不良品报废成本高，效率低，不适合高频率多样品量的检测，既不能在变压器研发设计阶段对不同绕制工法得到的变压器随时进行EMC性能检测，快速准确的做出改进和筛选出符合EMC要求的变压器绕组绕制方案；更无法实现大批量生产过程中便携式充电器变压器的批量检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种研发和生产者可自行快速检测便携式充电器变压器的EMC性能以便及时筛选和改进变压器绕组绕制方案及实现大批量产品检测的方法、电路及治具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法，通过检测变压器初次级绕组之间的耦合电压，判断变压器EMC性能的优劣。

一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法的电路，包括输出三角波的信号发生器、示波器、采样电阻和待测变压器；

信号发生器的正极电连接待测变压器初级主绕组的起始端针脚，负极电连接待测变压器次级绕组的结尾端针脚；采样电阻的一端电连接待测变压器初级绕组的结束端针脚，另一端电连接待测变压器次级绕组的起始端针脚；示波器具有至少两个信号输出频道，输出采样电阻波形的频道1的正极电连接在待测变压器次级绕组的起始端针脚，负极电连接在待测变压器初级绕组的结束端针脚，输出待测变压器耦合电压波形的频道2的正极电连接在待测变压器初级主绕组的起始端针脚，负极电连接在待测变压器初级绕组的结束端针脚。

优选地，信号发生器输出功率100KHz，电压20V的三角波。

一种采用所述电路制成的治具，包括可固定变压器针脚位置的限位板和可屏蔽电磁干扰的箱体；

所述限位板为硬质平板，其上开有根据待测变压器的骨架尺寸及绕组同名端制作的与变压器针脚一一对应且防呆的电连接孔；

所述箱体上开有供第一通讯线和第二通讯线穿出的出线孔，箱体上表面开有适配所述限位板的限位板孔，箱体内设有与所述电连接孔一一对应的检测端子，所述检测端子带有夹片的一端朝上且位于所述电连接孔的中间位置内，所述检测端子的尾端连接在线路板上；信号发生器按照电路通过第二通讯线电连接在相应的检测端子的尾端，频道1输出信号发生器输入的波形、频道2输出待测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值的示波器按照电路通过第一通讯线电连接在相应的检测端子的尾端；

所述限位板孔与箱体密封连接。

进一步地，所述箱体还包括固定所述检测端子的隔板，所述检测端子穿过隔板且中部固定在所述隔板上。

更进一步地，所述箱体一个侧面为供所述隔板放入箱体内部后再密封所述箱体的封板，在箱体内部与所述封板相邻的两个侧面的相同高度上分别设置可适配承接所述隔板的挡边，挡边距离箱体底部的高度超过所述隔板与电路板之间的高度，使得所述电路板与所述箱体的底部隔离。

所述限位板、箱体和封板为硬质塑胶板、内层包有铜箔的硬质塑胶板、金属铜板或其他可屏蔽电磁波的金属板材做成。

所述限位板和封板与所述箱体之间采用超声波密封。

一种所述的治具检测便携式充电器变压器EMC性能的方法：将同型号变压器做成的便携式充电器成品送到国家认证的EMC性能检测机构检测，收集各种检测结果的所述充电器成品的变压器在所述治具上进行检测，从而得出判断该型号变压器EMC性能合格的产品在示波器频道2上显示的Vpp参考值范围；即将所述充电器成品的变压器的针脚插入所述治具上相应的电连接孔中，通过信号发生器输入一个固定功率、电压的三角波，示波器的频道1上输出的为信号发生器输入的三角波，频道2输出所测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值，

挑选上述过程中EMC检测结果处于所述Vpp参考值范围的上限、下限和中间值的若干个同型号变压器作为校验所述治具的标准对照品，记录所述标准对照品在所述示波器的频道2上已测得的Vpp值，作为Vpp记录值；

使用所述治具进行变压器EMC性能检测前，用所述标准对照品对治具进行检测前校验：通过信号发生器输入所述固定功率、电压的三角波，得到所述标准对照品在所述示波器的频道2上测得的Vpp值，若所述得到的Vpp值与所述Vpp记录值相同，则所述治具准确可靠；如得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值不同，则对所述治具进行调整，直到所述样品在所述治具上检测得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值相同为止；

将待检测的同型号变压器的针脚插入所述治具上相应的所述电连接孔中，通过信号发生器输入所述固定功率、电压的三角波，读出所述示波器频道2上Vpp值；

若示波器频道2上读出的Vpp值处于所述Vpp参考值范围内，此变压器为EMC性能合格品或此变压器绕组绕制工法可取；若所得Vpp值超出所述Vpp参考值范围，此变压器为EMC性能次品或此变压器绕组绕制工法需要改进。

与现有技术相比，本发明检测便携式充电器变压器EMC性能的方法是将待测变压器等效为一颗电容，变压器的初次间的偶合原理等同于电容，其并联一颗采样电阻，即可模拟LCR并联谐振电路，减小对高频信号的的阻抗，信号上升速度快，提高响应速度，防止电压突变，吸收尖峰状态的电压，抑制电路的振荡，起到滤波作用，进而用来模拟充电器的防传导干扰和防辐射干扰性能。在所述示波器的频道2上显示待测变压器初次级偶合电压的波形和Vpp值(VoltagePeak-Peak，峰-峰值)。根据同一类型便携式充电器的变压器实际产品试验和检测结果，得出该类型变压器EMC合格产品在示波器频道2上显示的初次级偶合电压的波形和Vpp参考值范围，若待测变压器所测的初次级偶合电压的Vpp值处于所述Vpp参考值范围之间，则该待测变压器即为EMC性能合格。

与现有技术相比，本发明检测便携式充电器变压器EMC性能的治具，结构简单，每款治具所述电连接孔根据不同待测变压器的骨架尺寸及绕组同名端制作，电连接孔与针脚位置一一对应，针对性强；使用者只需将待测变压器的针脚直接快速插入所述电连接孔中，每个变压器仅需5秒检测时间，检测操作方便，效率高，可实现变压器批量性的检测；检测无特殊场地及设备要求，方便使用者在变压器研发设计阶段快速随时随地进行检测，及时改进和筛选出符合EMC要求的变压器绕组绕制方案；同时可在变压器做成成品充电器之前进行筛选，不仅可有效提高便携式充电器的品质，同时不良品筛选出的变压器报废成本远远小于便携式充电器的不良报废成本；变压器EMC测试成本仅约为充电器EMC测试成本的百分之一。此项技术节约成本、提高品质，实现有效的能源节约。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地解释。

图1是本发明实施例的电路图

图2是本发明治具的结构爆炸图

图3是本发明治具的成品示意图

图4是本发明实施例2中检测样品1的变压器的绕组示意图

图5是本发明实施例2中检测样品2的变压器的绕组示意图

图6是本发明实施例2中检测样品3的变压器的绕组示意图

图7是本发明实施例2中检测样品1在示波器上显示的波形和Vpp值

附图中标识代表名称如下：

PRI：初级绕组；SEC：次级绕组；BOBBIE：变压器骨架；Np：初级绕组；1/2Np:1/2初级绕组；Nvcc:反馈绕组；Nve：屏蔽绕组；Ns:次级绕组；Pin端：针脚端；无Pin端：无针脚端；2layerTAPE：2层绝缘胶带。

具体实施方式

实施例1

实施例1为在批量生产过程中，对便携式充电器变压器EMC性能的批量检测。

图1是一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法的电路图，通过检测变压器初次级绕组之间的耦合电压，进而来判断变压器EMC性能的优劣，包括信号发生器、示波器、采样电阻和待检测的变压器。

本实施例中，采用了具有两个频道的GDS2102型号的数位储存式示波器，也可以根据需要采用其他型号至少有两个频道的合理的示波器；优选采用了大小为10K欧的0510型采样电阻，信号发生器优选采用输出100KHz，20V的三角波的AFG-2000型号的信号发生器，模拟充电器临界状态工作条件，对EMC性能要求较高，如果在该条件下的变压器偶合较好，则整体充电器EMC效果较好；也可以根据需要采用其他型号合适的采样电阻和信号发生器。信号发生器的正极电连接待测变压器初级主绕组的起始端，信号发生器的负极电连接待测变压器次级绕组的结尾端；采样电阻的一端电连接待测变压器初级绕组的结束端，另一端电连接在接待测变压器次级绕组的起始端；示波器具有两个信号输出频道，分别为频道1和频道2，频道1的正极电连接在待测变压器次级绕组的起始端，频道1的负极电连接在待测变压器初级绕组的结束端，频道2的正极电连接在待测变压器次级主绕组的起始端，作为优选的方案，频道1和频道2共用一个负极。在示波器的频道1上输出的为信号发生器输入的三角波，频道2输出所测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值。

如图2和图3所示，一种根据图1所示电路制成的可批量检测便携式充电器变压器EMC性能的治具，包括可固定变压器针脚位置的限位板10和箱体20；作为优选的方案，所述限位板10和箱体20为相同的金属铜板材料制成，也可以采用硬质塑胶、硬质塑胶内覆铜箔或者其他金属板材，只要具有可屏蔽电磁干扰的功能即可。

所述限位板10为硬质平板，其上开有可固定变压器针脚位置防针脚插错孔位的电连接孔11，每款治具所述电连接孔根据不同待测变压器的骨架尺寸及绕组同名端制作，所述电连接孔11与变压器上针脚的位置一一对应，方便变压器的快速插入和拔出，提高检测效率；所述箱体20内设有与所述电连接孔11一一对应的检测端子21、线路板23、封板24、挡边25和供第一通讯线231和第二通讯线232伸出箱体20的出线孔26；作为优选的方案，还设有可进一步固定检测端子的隔板22。

所述检测端子21带有可固定待测变压器针脚的夹片的一端朝上且伸入对应的所述电连接孔11的中间，作为优选的方案，检测端子21穿过隔板22且中部固定在所述隔板22上，检测端子的另一端与箱体20内线路板23电连接，所述线路板23上设有可电连接信号发生器的第二通讯线232和可电连接示波器的第一通讯线231。

进一步的，作为优选的方案，所述箱体20的一边为适配的可活动的封板24，封板24设置在箱体20的侧面，其余三个侧面、上表面及底盖一体制成，上表面开有可适配限位板10的限位板孔，与封板24相邻的两个侧面内部设置挡边25，挡边25距离箱体20底部的高度超过所述隔板22与电路板23之间的高度，使得所述电路板(23)与所述箱体(20)的底部隔离。

将所述隔板22沿所述挡边25水平推入箱体20内，并放置于所述挡边25上，将电连接所述线路板23的第一通讯线231和第二通讯线232从与所述封板24相对的一面上的出线孔26拉出，优选超声波密封技术密封封板24、将所述限位板10适配密封在箱体20的上表面的限位板孔内。

工作状态下，该检测便携式充电器变压器EMC性能的治具的第一通讯线231电连接示波器，第二通讯线232电连接信号发生器。

在本实施例中，采用该治具批量检测变压器EMC性能。

步骤一：将A385-3776型号变压器做成的充电器成品送到经过CQC(或TUVPS、FCC、VCCI等)认证的权威检测机构其他检测，收集大量各种检测结果不同的所述充电器成品的变压器在所述治具上进行检测，将变压器针脚插入本发明治具上相应的的电连接孔11中，通过信号发生器输入一个固定功率100KHz，电压20V的三角波，在示波器的频道1上输出的为信号发生器输入的三角波，频道2输出所测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值，从而得出判断该型号变压器EMC性能合格的产品在示波器频道2上显示的Vpp参考值范围，在本实施例1中，A385-3776型号变压器EMC性能合格的Vpp参考值范围为-60mv～+100mv。当所测Vpp值处于-60mv～0mv时，示波器频道2上显示的波形尖峰向下，当所测Vpp值处于0mv～+100mv时，示波器频道2上显示的波形尖峰向上。

步骤二：挑选三个经过国家认证机构检测的A385-3776型号变压器作为检验所述治具准确可靠性的标准对照品，标准对照品1在示波器频道2上显示的Vpp值为所述Vpp参考值范围的上限+100mv；标准对照品2在示波器频道2上显示的Vpp值为所述Vpp参考值范围的下限-60mv，标准对照品3在示波器频道2上显示的Vpp值为所述Vpp参考值范围的中间值20mv；记录所述标准对照品在所述示波器的频道2上已测得的Vpp值，作为Vpp记录值。

步骤三：使用所述治具进行检测前，用步骤二中的标准对照品1、2、3对所述治具进行检测前校验，通过信号发生器输入一个固定功率100KHz，电压20V的三角波，示波器频道2上Vpp值分别为+100mv、-60mv和20mv，据此判断治具所测数据的准确可靠；如果得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值不同，则对所述治具进行调整，直到所述样品在所述治具上检测得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值相同为止。

步骤四：将待批量检测的变压器的针脚依次在所述治具上检测，通过信号发生器输入一个功率100KHz，电压20V的三角波，读出示波器频道2上Vpp值；

步骤五：将每一个所测的变压器Vpp值与所述Vpp参考值范围进行比较，如果所得Vpp值大于+100mv或小于-60mv，则此变压器为EMC性能不合格品，若所得Vpp值小于+100mv且大于-60mv，则此变压器为EMC性能合格品，据此可以快速筛选出EMC性能不合格的变压器，加强品质控制，表一为该批次待测变压器的抽检结果，也可以该批次变压器在所述治具上进行全部检测。采用该方法批量检测变压器的EMC性能，高效可靠，操作简单，检测时间约5S/PCS，能快速筛选出EMC不合格的变压器，从而有效提高便携式充电器的品质，可实现变压器批量性的检测，同时不合格品筛选出的为变压器，其报废成本远远低于便携式充电器成品的报废成本，在加强品质控制的同时降低成本，实现有效的资源节约。

表一

序号	Vpp值(mv)频道2	序号	Vpp值(mv)频道2
				1	80	9	60
2	100	10	75
				3	80	11	-50
4	90	12	-55
				5	80	13	260
6	80	14	70
				7	90	15	80
8	75	16	70

实施例2

实施例2为在变压器研发设计阶段，对采用不同绕制工法绕制初次级绕组得到的变压器随时进行EMC性能检测，快速准确的做出改进和筛选，确定出符合EMC要求的变压器绕组绕制方案。

实施例1与实施例2基本相同，采用同样型号的变压器，区别仅在于待测变压器为采用不同绕制工法绕制初次级绕组得到的同型号变压器样品，对比所述步骤五中样品变压器所得Vpp值与所述Vpp参考值范围-60mv～+100mv比较，快速得出该种绕组的绕制工法是否合适。

检测样品1

检测样品1变压器绕组采用如图4所示的绕制工法制得，Nve采用单股线均绕一层，且Nve外包敷一层绝缘胶带，Nvcc密绕一层于有PIN端。如图7所示，示波器频道1显示的波形A为信号发生器输入的100KHz，20V的三角波，示波器频道2上输出的波形B为所测变压器初次级耦合电压的波形，数值C为信号发生器输入的三角波的Vpp值，数值D为所测变压器初次级耦合电压Vpp值；由图7可知，所述示波器频道2显示初次级间耦合电压的波形尖峰向上且Vpp值的值为96mv；相比较所述Vpp参考值范围-60mv～+100mv，该变压器EMC性能处于临界值，即该初次级绕组的绕制工法不建议采用，需要继续改进。

检测样品2

检测样品2变压器绕组采用如图5所示的绕制工法制得，其中NVe采用双股线密绕一层，Nvcc均绕一层于Nve上，Nvcc与Nve之间不设绝缘层。采用这种绕线工法，所述示波器频道2显示初次级间耦合电压的波形尖峰向上且Vpp值为140mv；相比较所述Vpp参考值范围-60mv～+100mv，该变压器EMC性能不合格，即该初次级绕组的绕制工法不可使用。

检测样品3

检测样品3变压器绕组采用如图6所示的绕制工法制得，其中Nvcc和Nve双线并绕且密绕一层。采用这种绕线工法，所述示波器频道2显示上初次级间耦合电压的波形尖峰向上且Vpp值为70mv；相比较所述Vpp参考值范围-60mv～+100mv，该变压器EMC性能良好，即该初次级绕组的绕制工法可行且相对优良。

Claims (9)

1.一种检测便携式充电器变压器EMC性能的方法，其特征在于：通过检测变压器初次级绕组之间的耦合电压，判断变压器EMC性能的优劣。

2.如权利要求1所述的检测便携式充电器变压器EMC性能的方法的电路，其特征在于：包括输出三角波的信号发生器、示波器、采样电阻和待测变压器。

信号发生器的正极电连接待测变压器初级主绕组的起始端针脚，负极电连接待测变压器次级绕组的结尾端针脚；采样电阻的一端电连接待测变压器初级绕组的结束端针脚，另一端电连接待测变压器次级绕组的起始端针脚；示波器具有至少两个信号输出频道，输出采样电阻波形的频道1的正极电连接在待测变压器次级绕组的起始端针脚，负极电连接在待测变压器初级绕组的结束端针脚，输出待测变压器耦合电压波形的频道2的正极电连接在待测变压器初级主绕组的起始端针脚，负极电连接在待测变压器初级绕组的结束端针脚。

3.如权利要求2所述的检测便携式充电器变压器EMC性能的方法的电路，其特征在于：信号发生器输出功率100KHz，电压20V的三角波。

4.一种采用权利要求2所述电路制成的治具，其特征在于：包括可固定变压器针脚位置的限位板(10)和可屏蔽电磁干扰的箱体(20)；

所述限位板(10)为硬质平板，其上开有根据待测变压器的骨架尺寸及绕组同名端制作的与变压器针脚一一对应且防呆的电连接孔(11)。

所述箱体(20)上开有供第一通讯线(231)和第二通讯线(232)穿出的出线孔(26)，箱体(20)上表面开有适配所述限位板(10)的限位板孔，箱体(20)内设有与所述电连接孔(11)一一对应的检测端子(21)，所述检测端子(21)带有夹片的一端朝上且位于所述电连接孔(11)的中间位置内，所述检测端子(21)的尾端连接在线路板(23)上；信号发生器按照电路通过第二通讯线(232)电连接在相应的检测端子(21)的尾端，频道1输出信号发生器输入的波形、频道2输出待测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值的示波器按照电路通过第一通讯线(231)电连接在相应的检测端子(21)的尾端；

所述限位板孔(10)与箱体(20)密封连接。

5.如权利要求4所述的治具，其特征在于：所述箱体(20)还包括固定所述检测端子(21)的隔板(22)，所述检测端子(21)穿过隔板(22)且中部固定在所述隔板(22)上。

6.如权利要求5所述的治具，其特征在于：所述箱体(20)一个侧面为供所述隔板(22)放入箱体(20)内部后再密封所述箱体(20)的封板(24)，在箱体(20)内部与所述封板(24)相邻的两个侧面的相同高度上分别设置可适配承接所述隔板(22)的挡边(25)，挡边(25)距离箱体(20)底部的高度超过所述隔板(22)与电路板(23)之间的高度，使得所述电路板(23)与所述箱体(20)的底部隔离。

7.如权利要求6所述的治具，其特征在于：所述限位板(10)、箱体(20)和封板(24)为硬质塑胶板、内层包有铜箔的硬质塑胶板、金属铜板或其他可屏蔽电磁波的金属板材、硬质塑胶板做成。

8.如权利要求7所述的治具，其特征在于：所述限位板(10)和封板(24)与所述箱体(20)之间采用超声波密封。

9.一种利用权利要求1～8任一项所述的治具检测便携式充电器变压器EMC性能的方法，其特征在于：

将同型号变压器做成的便携式充电器成品送到国家认证的EMC性能检测机构检测，收集各种检测结果的所述充电器成品的变压器在所述治具上进行检测，从而得出判断该型号变压器EMC性能合格的产品在示波器频道2上显示的Vpp参考值范围；即将所述充电器成品的变压器的针脚插入所述治具上相应的电连接孔(11)中，通过信号发生器输入一个固定功率、电压的三角波，示波器的频道1上输出的为信号发生器输入的三角波，频道2输出所测变压器初次级耦合电压的波形和Vpp值，

挑选上述过程中EMC检测结果处于所述Vpp参考值范围的上限、下限和中间值的若干个同型号变压器作为校验所述治具的标准对照品，记录所述标准对照品在所述示波器的频道2上已测得的Vpp值，作为Vpp记录值；

使用所述治具进行变压器EMC性能检测前，用所述标准对照品对治具进行检测前校验：通过信号发生器输入所述固定功率、电压的三角波，得到所述标准对照品在所述示波器的频道2上测得的Vpp值，若所述得到的Vpp值与所述Vpp记录值相同，则所述治具准确可靠；如得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值不同，则对所述治具进行调整，直到所述样品在所述治具上检测得到的所述Vpp值与所述Vpp记录值相同为止；

将待检测的同型号变压器的针脚插入所述治具上相应的所述电连接孔(11)中，通过信号发生器输入所述固定功率、电压的三角波，读出所述示波器频道2上Vpp值；

若示波器频道2上读出的Vpp值处于所述Vpp参考值范围内，此变压器为EMC性能合格品或此变压器绕组绕制工法可取；若所得Vpp值超出所述Vpp参考值范围，此变压器为EMC性能次品或此变压器绕组绕制工法需要改进。