CN107481847A - 一种低分布电容高频变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低分布电容高频变压器，包括变压器本体；所述变压器本体包括内层子套和外层母套；所述内层子套上设置有若干原边绕线槽，所述原边绕线槽上绕制有变压器原边绕组；所述外层母套上设置有若干副边绕线槽，所述副边绕线槽上绕制有变压器副边绕组；所述外层母套套设在内层子套上。本发明通过内层子套和外层母套将原边绕组和副边绕组完全分离，内层子套和外层母套单独绕制完成后再装配在一起构成变压器本体，不仅有效减小了变压器的分布电容，满足了变压器高耐压的要求，而且结构简单，体积小，成本低，可以实现低分布电容高频高耐压变压器的自动化批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器，尤其涉及一种低分布电容高频变压器。
背景技术
随着智能电表功能的增加，体积的缩小，传统的低频线性电源没有办法满足要求，电表供电部分逐渐采用高频开关电源。高频开关电源相对于传统的低频线性电源具有宽输入电压、效率高(节能)、响应速度快、高功率密度等优点，但也有故障率略高、高频干扰、抗浪涌能力差等缺点。在智能电网大环境条件下3-5年内智能电表将普及使用高频开关电源。智能电表用开关电源有别于一般开关电源，具有高输入低输出，耐压要求高，不间断供电，工作环境复杂、温差跨度大等特性。这就需要智能电表中的开关电源具有高稳定性、高可靠性来满足智能电表的需求，开关电源变压器的寄生参数是影响电源可靠性、稳定性的主要原因，变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容。
智能电表用开关电源因输入电压高，负载长时间处于轻载，所以为了降低功率器件的温升，高频变压器的初级电感感量一般很大，初级感量大就导致原边绕组匝数多，常绕成多层结构，这样原边绕组等效分布电容就较大。变压器分布电容对高压高频开关电源电路的影响根据研究人员的研究可以归纳为：一、原边绕组在绕组电压发生变化时，分布电容中的能量也会发生变化，会在变压器内部和主电路回路中产生高频振荡环流，使变压器和功率器件的损耗增加。二、变压器绕组电压越高，分布电容储存的能量越大，在开关管导通瞬间这部分能量瞬时流动在变压器内部及主电路中产生较大电流尖峰，影响开关管工作的可靠性。三、开关管开通速度越快，绕组电压的变化速度就越快，从而绕组分布电容中的能量流动也会越快形成较大电流尖峰。开关管速度较慢虽然能够减小分布电容引起的电流尖峰幅值，但会使尖峰持续时间变长，为此需采用较大的滤波器件，造成电流的相移不利于整个电源系统的闭环控制。另外，大量的电表厂家目前都是采用开关管内置的电源集成电路来设计所需电源，开关管的开通速度没有办法调节，所以没有办法通过调整开关管的开通速度来减小分布电容的影响。
传统减小变压器分布电容影响的控制方法主要从变压器的工艺设计来考虑，主要方式如下：一、采用Z型绕法，但该方法没有办法批量生产；二、采用分段式绕法，但该方法变压器引脚多，体积大，无法应用智能电表；三、在原边绕组间加层间绝缘胶带，但该方法生产效率低，无法实现批量生产；四、在电路中采用斜波补偿，但该方法只能限于分离式峰值电流控制的反激电路，因成本和体积的关系，大量电表厂家采用都是小功率电源集成电路，没有办法加补偿电路。上述方法一至三的绕制工艺相对复杂，而且会降低变压器窗口利用率。同时，当变压器采用常规工艺绕制，分布电容已经很小再通过以上绕法效果已无明显改善，上述方法一至三还有一个共同特点，即在减小分布电容的同时漏感会稍有增大，如果为了减小分布电容的影响而增大了漏感这些方法不能为电路正常工作所允许。综上，传统减少变压器分布电容的方法都是在原始变压器骨架基础上进行的改动，并不能有效降低变压器的分布电容，更无法实现低分布电容高频变压器批量生产。
发明内容
本发明的目的在于通过一种低分布电容高频变压器，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种低分布电容高频变压器，其包括变压器本体；所述变压器本体包括内层子套和外层母套；所述内层子套上设置有若干原边绕线槽，所述原边绕线槽上绕制有变压器原边绕组；所述外层母套上设置有若干副边绕线槽，所述副边绕线槽上绕制有变压器副边绕组；所述外层母套套设在所述内层子套上。
特别地，所述内层子套上设置有内层隔离槽；所述外层母套上设置有外层隔离槽。
特别地，所述内层子套上依次设置有第一内层隔离槽、第一原边绕线槽、第二原边绕线槽、第三原边绕线槽及第二内层隔离槽；所述变压器原边绕组均匀绕制在所述第一原边绕线槽、第二原边绕线槽和第三原边绕线槽中。
特别地，所述外层母套上依次设置有第一外层隔离槽、第一副边绕线槽及第二外层隔离槽；所述变压器副边绕组绕制在所述副边绕线槽中。
特别地，所述内层子套上设置有原边绕组接线端，所述变压器原边绕组的输出线接在所述原边绕组接线端上。
特别地，所述外层母套上设置有副边绕组接线端，所述变压器副边绕组的输出线接在所述副边绕组接线端上。
特别地，所述内层子套的一端设置有若干凹槽；所述外层母套的一端设置有与所述凹槽配合的凸块；所述外层母套套设在所述内层子套上后，所述凸块嵌入在所述凹槽内。
特别地，所述内层子套端部的两侧均设置有凸条；所述外层母套套设在所述内层子套上后，所述凸条和所述外层母套的内侧壁贴合。
本发明提出的低分布电容高频变压器包括内层子套和外层母套；所述内层子套上设置有若干原边绕线槽，所述原边绕线槽上绕制有变压器原边绕组；所述外层母套上设置有若干副边绕线槽，所述副边绕线槽上绕制有变压器副边绕组；所述外层母套套设在所述内层子套上。本发明通过内层子套和外层母套将原边绕组和副边绕组完全分离，内层子套和外层母套单独绕制完成后再装配在一起构成变压器本体，这样的变压器结构不仅有效减小了变压器的分布电容，满足了变压器高耐压的要求，而且结构简单，体积小，成本低，可以实现低分布电容高频高耐压变压器的自动化批量生产。随着智能电表的小型化，供电部分逐渐采用高频开关电源，开关频率的进一步提高，高频变压器的分布电容对整机工作的影响已不容忽视，特别是在高频高压场合，因输入电压较高，匝间电容储能的增加会明显影响电源的稳定性及整体效率和寿命，本发明给出低分布电容高频变压器不但分布电容小，耐压等级高，且结构简单，体积小，成本低，可以实现自动化批量生产，从而加快了智能电表普及使用高频开关电源的步伐。
附图说明
图1为本发明实施例提供的低分布电容高频变压器立体结构图一；
图2为本发明实施例提供的低分布电容高频变压器立体结构图二；
图3为本发明实施例提供的内层子套的立体结构图一；
图4为本发明实施例提供的内层子套的立体结构图二；
图5为本发明实施例提供的内层子套的侧视图；
图6为本发明实施例提供的外层母套的立体结构图一；
图7为本发明实施例提供的外层母套的立体结构图二。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1至图7所示，本实施例中低分布电容高频变压器具体包括变压器本体101；所述变压器本体101包括内层子套102和外层母套103。所述内层子套102上设置有若干原边绕线槽，所述原边绕线槽上绕制有变压器原边绕组。所述外层母套103上设置有若干副边绕线槽，所述副边绕线槽上绕制有变压器副边绕组；所述外层母套103套设在所述内层子套102上。所述内层子套102为中空腔体结构，腔体内部用于装配变压器铁芯(图中未示出)。
在本实施例中所述内层子套102上设置有内层隔离槽。所述外层母套103上设置有外层隔离槽。所述内层子套102上依次设置有第一内层隔离槽109、第一原边绕线槽110、第二原边绕线槽111、第三原边绕线槽112及第二内层隔离槽113。所述变压器原边绕组均匀绕制在所述第一原边绕线槽110、第二原边绕线槽111和第三原边绕线槽112中。所述外层母套103上依次设置有第一外层隔离槽115、第一副边绕线槽104及第二外层隔离槽116；所述变压器副边绕组绕制在所述第一副边绕线槽104中。需要说明的是，所述内层子套102和外层母套上设置隔离槽的作用是增加爬电距离，使用普通漆包线就可以满足耐压要求，降低成本。
在本实施例中所述内层子套102上设置有原边绕组接线端105，所述变压器原边绕组的输出线接在所述原边绕组接线端105的拼脚106上。所述外层母套103上设置有副边绕组接线端107，所述变压器副边绕组的输出线接在所述副边绕组接线端107的拼脚108上。
在本实施中所述内层子套102的一端设置有若干凹槽114；所述外层母套103的一端设置有与所述凹槽114配合的凸块117。所述外层母套103套设在所述内层子套102上后，所述凸块117嵌入在所述凹槽114内。在实际应用时，所述凹槽114的数量设置为两个，对称开设在内层子套102一端的两侧。
在本实施例中所述内层子套102端部的两侧均设置有凸条114，所述凸条114的长度与内层子套102腔体的高度相同；所述外层母套103套设在所述内层子套102上后，所述凸条114和所述外层母套103的内侧壁贴合，实现内层子套102和外层母套103的紧配合，增加耦合效果减少漏感。
本发明的技术方案推翻了传统的变压器骨架结构，提供了一种全新的变压器结构形式，通过内层子套102和外层母套103将原边绕组和副边绕组完全分离，内层子套102和外层母套103单独绕制完成后再装配在一起构成变压器本体101，如此以来，初级采用分槽绕制，初级绕组(变压器原边绕组)之间距离增加从而达到降低分布电容的目的；变压器原边绕组和变压器副边绕组完全隔离从而实现高耐压的目的。同时，本发明结构简单，体积小，成本低，可以实现低分布电容高频高耐压变压器的自动化批量生产。随着智能电表的小型化，供电部分逐渐采用高频开关电源，开关频率的进一步提高，高频变压器的分布电容对整机工作的影响已不容忽视，特别是在高频高压场合，因输入电压较高，匝间电容储能的增加会明显影响电源的稳定性及整体效率和寿命，本发明给出低分布电容高频变压器不但分布电容小，耐压等级高，且结构简单，体积小，成本低，可以实现自动化批量生产，从而加快了智能电表普及使用高频开关电源的步伐。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种低分布电容高频变压器，其特征在于，包括变压器本体；所述变压器本体包括内层子套和外层母套；所述内层子套上设置有若干原边绕线槽，所述原边绕线槽上绕制有变压器原边绕组；所述外层母套上设置有若干副边绕线槽，所述副边绕线槽上绕制有变压器副边绕组；所述外层母套套设在所述内层子套上。
2.根据权利要求1所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述内层子套上设置有内层隔离槽；所述外层母套上设置有外层隔离槽。
3.根据权利要求2所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述内层子套上依次设置有第一内层隔离槽、第一原边绕线槽、第二原边绕线槽、第三原边绕线槽及第二内层隔离槽；所述变压器原边绕组均匀绕制在所述第一原边绕线槽、第二原边绕线槽和第三原边绕线槽中。
4.根据权利要求2所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述外层母套上依次设置有第一外层隔离槽、第一副边绕线槽及第二外层隔离槽；所述变压器副边绕组绕制在所述副边绕线槽中。
5.根据权利要求1所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述内层子套上设置有原边绕组接线端，所述变压器原边绕组的输出线接在所述原边绕组接线端上。
6.根据权利要求1所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述外层母套上设置有副边绕组接线端，所述变压器副边绕组的输出线接在所述副边绕组接线端上。
7.根据权利要求1所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述内层子套的一端设置有若干凹槽；所述外层母套的一端设置有与所述凹槽配合的凸块；所述外层母套套设在所述内层子套上后，所述凸块嵌入在所述凹槽内。
8.根据权利要求1至7之一所述的低分布电容高频变压器，其特征在于，所述内层子套端部的两侧均设置有凸条；所述外层母套套设在所述内层子套上后，所述凸条和所述外层母套的内侧壁贴合。
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