CN108183019B - 平面变压器、电源转换电路以及适配器 - Google Patents

平面变压器、电源转换电路以及适配器 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种平面变压器、电源转换电路以及适配器，能够提高噪声抑制的性能。该平面变压器包括：初级功率绕组；次级功率绕组；复合绕组层，复合绕组层上设置有第一绕组和平衡绕组，第一绕组为初级功率绕组的至少部分绕组或次级功率绕组的至少部分绕组。

Description

平面变压器、电源转换电路以及适配器
技术领域
本申请涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种平面变压器、电源转换电路以及适配器。
背景技术
开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是开关电源工作过程中的电磁干扰问题非常突出。开关电源的电磁干扰主要来自外界的干扰源、自身开关器件关断和导通、整流二极管方向恢复、电容/电感/导线产生的噪声，这些噪声信号会沿着电路网络传导和辐射到用电设备，导致电磁干扰。因而开关电源对噪声抑制的要求非常严格。
现有技术中存在多种噪声抑制的方法。例如，可以采用屏蔽体屏蔽的方法对开关电源中的平面变压器的绕组进行噪声抑制。具体地，可以在平面变压器的初级功率绕组和次级功率绕组之间增加一个屏蔽绕组层，并且将屏蔽绕组与初级功率绕组的地相连接，通过屏蔽绕组抑制噪声电流的产生。但是，这种方法需要增加屏蔽层，增加了硬件成本。
发明内容
本申请提供一种平面变压器、电源转换电路和适配器，能够提高噪声抑制性能。
第一方面，提供了一种平面变压器，包括：初级功率绕组；次级功率绕组；复合绕组层，所述复合绕组层上设置有第一绕组和平衡绕组，所述第一绕组为所述初级功率绕组的至少部分绕组或所述次级功率绕组的至少部分绕组。
在本申请实施例中，通过在平面变压器的绕组中构建复合绕组层，并在复合绕组层中设置第一绕组和平衡绕组，一方面不用增加独立的屏蔽层，另一方面构造的复合绕组层能够通过设置平衡绕组的匝数以实现提高噪声抑制的性能。
在一种可能的实现方式中，在所述平面变压器工作时，所述平衡绕组的第一端用于与电源转换电路的初级电路的电位静点或者所述电源转换电路的次级电路的电位静点相连。
在一种可能的实现方式中，所述第一绕组为所述初级功率绕组的至少部分绕组，所述次级功率绕组还包括第一次级功率绕组层，所述复合绕组层与所述第一次级功率绕组层相邻。
在一种可能的实现方式中，所述第一绕组的匝数与所述第一次级功率绕组层上设置的线圈的匝数相同。
本申请实施例在平面变压器中构造了一个或多个复合绕组层，该复合绕组层中的绕组由第一绕组以及平衡绕组构成，其中第一绕组为初级功率绕组的至少部分绕组或次级功率绕组的至少部分绕组，并通过设置平衡绕组的匝数实现初级功率绕组和次级功率绕组之间的噪声平衡。即利用电荷平衡的原理实现了共模噪声电流的相互抵消，有效并充分的抑制了系统的共模噪声电流。
在一种可能的实现方式中，所述第一绕组包括所述初级功率绕组的第一匝线圈，所述第一次级功率绕组层上设置有所述次级功率绕组的第一匝线圈，其中所述初级功率绕组的第一匝线圈用于与电源转换电路的初级电路的电路静点相连，所述次级功率绕组的第一匝线圈用于与所述电源转换电路的次级电路的电路静点相连。
在一种可能的实现方式中，所述初级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为非同名端，其中，所述初级功率绕组的第一端用于连接电源转换电路的初级电路的电位静点。
在一种可能的实现方式中，所述第一绕组为所述次级功率绕组的至少部分绕组，所述初级功率绕组还包括第一初级功率绕组层，所述复合绕组层与所述第一次级功率绕组层相邻。
在一种可能的实现方式中，所述第一绕组的匝数与所述第一初级功率绕组层上设置的线圈的匝数相同。
在一种可能的实现方式中，述第一绕组包括所述次级功率绕组的第一匝线圈，所述第一初级功率绕组层上设置有所述初级功率绕组的第一匝线圈，其中所述初级功率绕组的第一匝线圈用于与电源转换电路的初级电路的电路静点相连，所述次级功率绕组的第一匝线圈用于与所述电源转换电路的次级电路的电路静点相连。
在一种可能的实现方式中，所述次级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为同名端，其中，所述次级功率绕组的第一端用于连接电源转换电路的次级电路的电位静点。
在一种可能的实现方式中，所述初级功率绕组设置于所述次级功率绕组的两侧，或，所述次级功率绕组设置于所述初级功率绕组的两侧。
在本申请实施例中，由于次级功率绕组的两侧都有初级功率绕组层，或者，在初级功率绕组的两侧都设置有次级功率绕组层，因此具有更小的漏感，能够减小系统的的损耗。
在一种可能的实现方式中，在所述平面变压器工作时，所述平衡绕组的第二端与任何导体之间不存在电性连接，且与任何元件之间也不存在电性连接。
第二方面，提供了一种电源转换电路，包括：初级电路、次级电路以及第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式中的平面变压器，所述平面变压器设置在所述初级电路和所述次级电路之间。
第三方面，提供了一种适配器，包括上述第二方面中的电源转换电路。
附图说明
图1是本申请实施例的一种可能的应用场景的示意图。
图2是本申请实施例的电源转换电路的示意图。
图3是本申请又一实施例的电源转换电路的示意图。
图4是本申请实施例的平面变压器的结构示意图。
图5是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图6是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图7是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图8是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图9是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图10是本申请又一实施例的平面变压器的截面示意图。
图11是本申请实施例的电源转换电路的示意图。
图12是本申请又一实施例的电源转换电路的示意图。
图13是本申请实施例的电源转换电路的噪声电路模型示意图。
图14是本申请又一实施例的适配器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
为了便于了解本申请实施例，下面首先介绍本申请实施例涉及的一些术语。
平面变压器(planar transformer)：区别于传统的变压器结构，平面变压器的磁芯、绕组是平面结构。磁芯一般采用小尺寸的E型、RM型磁芯结构，绕组一般采用多层印刷电路板(printed circuit board，PCB)迭绕而成，这种设计有较小的漏感和分布电容，高度很小，可以有较高的工作频率。
反激变换器(flyback converter)：广泛应用于交流直流(AC/DC)和直流直流(DC/DC)转换，是较为常见的小功率开关电源变换器，具有结构简单，成本低廉的优点。其核心部件包括功率开关管，变压器、二极管和电容。功率开关管由脉冲宽度调制控制，通过关断与导通在变压器初级线圈中产生高频方波信号，再感应耦合到变压器的次级线圈，实现能量的传递。通过次级电路的二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出。
共模噪声：共模噪声又称为非对称噪声或线路对地的噪声，在使用交流电源的电气设备都存在这种噪声，共模噪声的电流在两个输电线上以相同的方向流动且对地的相位保持相同，并通过地线返回。共模噪声可以通过在共模电感或者在两个输电线和地之间使用Y电容进行抑制。
差模噪声：差模噪声又称为正常型、对称噪声或线路间噪声，它存在于交流线路和中性导线中，二者相位差为180°。差模噪声的电流沿着一条交流线流出，并沿着另一条交流线返回，在地线中不存在差模噪声电流。
电位静点：在电路网络中，该网络节点上的电压电位幅值在电路工作过程中保持相对恒定，没有高频的跳跃或者震荡。比如：反激变换器初级侧电路整流后的滤波电容和次级侧电路整流后的滤波电容，这些电容的正极或者负极及直接与其相连接的网络节点即为电位静点。
初级电路的动点：可以指在电路拓扑的初级侧随着初级开关管的开通与关断有着电压跳变的电路节点或者网络，如初级功率绕组与开关管连接的节点。
次级电路的动点：可以指在电路拓扑的次级侧随着次级整流开关管(包括二极管)的开通与关断有着电压跳变得电路节点或者网络，如次级功率绕组与整流二极管连接的节点。
本申请提供了一种平面变压器、电源转换电路以及适配器。其中，上述平面变压器可以设置于电源转换电路中，上述电源转换电路可以设置于适配器中。
具体地，适配器可以应用于为设备充电或供电的场景。例如，图1示出了本申请实施例的一种可能的应用场景。如图1所示，该应用场景包括外部电源11、适配器12以及待充电设备13。例如，上述待充电设备13可以包括蜂窝电话、笔记本电脑、电池等，本申请实施例对此并不限定。通常情况下，适配器12可以与外部电源11连接，适配器12包括的电源转换电路用于将外部电源11提供的较高电压转换为符合待充电设备13充电或供电标准的较低电压，并为待充电设备13进行充电或供电。
如图2和图3所示，本申请实施例中的电源转换电路20通常包括初级电路21、次级电路22以及变压器23。初级电路通常包括初级开关管211、初级滤波电容212。进一步地，初级电路还包括整流电路。上述初级开关管211也可以称为功率开关管。次级电路22通常包括次级整流管221和次级滤波电容222。变压器23包括初级功率绕组231、磁芯以及次级功率绕组232。初级功率绕组231可以与初级开关管211以及初级滤波电容212相连，次级功率绕组232可以与次级整流管221以及次级滤波电容222相连。初级滤波电容212和次级滤波电容222通常采用电解电容。
图4示出了本申请实施例的平面变压器40的结构示意图以及截面示意图。该平面变压器40可以应用于图1至图3中的场景中。例如，平面变压器40可以替代图3中的变压器23。平面变压器40包括初级功率绕组41、次级功率绕组42、第一绕组432和平衡绕组433。所述第一绕组432和所述平衡绕组433设置于复合绕组层431之中。第一绕组432为所述初级功率绕组的至少部分绕组或所述次级功率绕组的至少部分绕组。平面变压器40还可以包括磁芯44。本申请实施例对磁芯44的材质不作限定。例如，上述磁芯44可以是EE型、EI型或者RM型。上述磁芯44的绕线柱上可以设置有多层电路板构成的所述初级功率绕组41、所述次级功率绕组42、所述第一绕组432和所述平衡绕组433。
继续参见图4，上述初级功率绕组41可以包括至少一个初级功率绕组层。上述至少一个初级功率绕组层上设置的线圈相互串联。在下文中，初级功率绕组41包括的各初级功率绕组层可以用P表示，或者用P1、P2、…、Pn表示。
上述次级功率绕组42可以包括至少一个次级功率绕组层。次级功率绕组42包括的各次级功率绕组层可以用S表示，或者用S1、S2、…、Sn表示。与初级功率绕组41相似，上述至少一个次级功率绕组层上设置的线圈相互串联。
复合绕组层431可以用C表示，或者用C1、C2等表示。可选地，平面变压器可以包括一个或者两个复合绕组层。下面以复合绕组层431为例，对单个复合绕组层进行描述。
假设初级功率绕组41包括第一初级功率绕组层411，次级功率绕组42包括第一次级功率绕组层421。复合绕组层431可以设置于第一初级功率绕组层411和第一次级功率绕组层421之间，且与第一初级功率绕组层411以及第一次级功率绕组层421相邻。其中，上述复合绕组层431与第一初级功率绕组层411以及第一次级功率绕组层421相邻，是指复合绕组层431与第一初级功率绕组层411之间不存在其他绕组层，以及复合绕组层431与第一次级功率绕组层421之间也不存在其他绕组层。
所述复合绕组层431上设置有第一绕组432和平衡绕组433。所述第一绕组432可以为所述初级功率绕组的部分绕组或所述次级功率绕组的部分绕组。
在一些实施例中，第一绕组432可以为初级功率绕组41的全部绕组。如图5所示，当第一绕组432是初级功率绕组41的全部绕组的情况下，平面变压器40中无需另外设置初级功率绕组层，即平面变压器40可以不设置包括第一初级功率绕组层411在内的初级功率绕组层。这种情况下初级功率绕组41的全部绕组设置于复合绕组层431中。
在另一些实施例中，第一绕组432也可以是次级功率绕组42的全部绕组。如图6所示，当第一绕组432是次级功率绕组42的全部绕组的情况下，平面变压器40中无需另外设置次级功率绕组层，即平面变压器40可以不设置包括第一次级功率绕组层421在内的次级绕组层。次级功率绕组42的全部绕组设置于复合绕组层431中。
可选地，在所述平面变压器40工作时，所述平衡绕组433的第一端用于与电源转换电路的初级电路的电位静点或次级电路的电位静点相连。例如，若第一绕组432为初级功率绕组41的至少部分绕组，则平衡绕组433的第一端可以与初级电路的电位静点相连；若第一绕组432为次级功率绕组42的至少部分绕组，则平衡绕组433的第一端可以与次级电路的电位静点相连。
可选地，在所述平面变压器工作时，在所述平衡绕组433的第二端与任何导体之间不存在电性连接，且与任何元件之间也不存在电性连接。换句话说，平衡绕组433的第二端可以悬空。
可选地，若上述第一绕组432为初级功率绕组的至少部分绕组，则与第一复合绕组层相邻的第一次级功率绕组层上设置的线圈的一端可以与次级电路的电位静点相连。采用该种连接方式，能够平衡电路中的噪声，提高噪声抑制性能。
可选的，若上述第一绕组432为次级功率绕组的至少部分绕组，则与第一复合绕组层相邻的第一初级功率绕组层上设置的线圈的一端可以与初级电路的电位静点相连。采用该种连接方式，能够平衡电路中的噪声，提高噪声抑制性能。
其中，上述电源转换电路的初级电路的电位静点可以是初级功率绕组与初级滤波电容相连的节点。或者，上述电源转换电路的初级电路的电位静点也可以是初级电路的地节点。上述电源转换电路的次级电路的电位静点可以是次级功率绕组与次级滤波电容相连的节点或者是次级电路的地节点。
在本申请实施例中，通过在平面变压器的绕组中构建复合绕组层，并在复合绕组层中设置第一绕组和平衡绕组，一方面不用增加独立的屏蔽层，另一方面构造的复合绕组层能够通过设置平衡绕组的匝数以实现提高噪声抑制的性能。
在本申请实施例中，在平面变压器的结构中取消了屏蔽绕组层，而采用了复合绕组层，能够减少平面变压器中PCB板的层数，进而降低了变压器的成本和平面变压器的尺寸。
此外，本申请实施例提出了一种平面变压器以及基于该平面变压器的电源转换电路和适配器，其在平面变压器中构造了一个或多个复合绕组层，该复合绕组层中的绕组由第一绕组以及平衡绕组构成，并通过设置平衡绕组的匝数实现初级功率绕组和次级功率绕组之间的噪声平衡。即利用电荷平衡的原理实现了共模噪声电流的相互抵消，有效并充分的抑制了系统的共模噪声电流。
可选地，若复合绕组只包括一个复合绕组层，则平面变压器可以采取初级功率绕组层-复合绕组层-次级功率绕组层结构(即P-C-S结构)，若初级绕组的全部绕组或次级绕组的全部绕组都设置于复合绕组层时，平面变压器还可以采取初级功率绕组层-复合绕组层结构(即P-C结构)或者次级功率绕组层-复合绕组层结构(即S-C结构)。
可选地，在一些示例中，平面变压器可以将所述初级功率绕组设置于所述次级功率绕组的两侧，或这将所述次级功率绕组设置于所述初级功率绕组的两侧，构成一种类似“三明治”的结构。采用上述“三明治”结构可以降低绕组的高频涡流损耗和漏感。若复合绕组包括两个复合绕组层，则平面变压器可以采取初级功率绕组层-复合绕组层-次级功率绕组层-复合绕组层-初级功率绕组层结构(即P-C-S-C-P)结构。或者，还可以采取次级功率绕组层-复合绕组层-初级功率绕组层-复合绕组层-次级功率绕组层结构(即S-C-P-C-S结构)。若初级绕组的全部绕组或次级绕组的全部绕组都设置于复合绕组层时，平面变压器还可以采取初级功率绕组层-复合绕组层-复合绕组层-初级功率绕组层结构(即P-C-C-P结构)、复合绕组层-初级功率绕组层-复合绕组层结构(即C-P-C结构)、次级功率绕组层-复合绕组层-复合绕组层-次级功率绕组层(S-C-C-S结构)或者复合绕组层-次级功率绕组层-复合功率绕组层(C-S-C结构)。
图7示出了平面变压器50的截面示意图。其中，平面变压器50包括两个复合绕组层，其采用的结构为P-C-S-C-P结构。参考图7，平面变压器包括初级绕组51、次级绕组52以及第一复合绕组层531和第二复合绕组层534。从平面变压器50的顶端到底端依次布置有初级功率绕组51、第一复合绕组层531、次级功率绕组52、第二复合绕组层534以及初级功率绕组51。其中第一复合绕组层531和第二复合绕组层534的设置与图4中的复合绕组层431类似。例如，所述第一复合绕组层531可以设置于第一初级功率绕组层511与第一次级绕组层521之间，第一复合绕组层531上设置有第一绕组532和第一平衡绕组533。第二复合绕组层534位于第二初级功率绕组层512和所述第二次级功率绕组层522之间，且与所述第二初级功率绕组层512以及所述第二次级功率绕组层522相邻，所述第二复合绕组层534上也设置有第二绕组536和第二平衡绕组537，且所述第二绕组536为所述初级功率绕组的部分绕组或所述次级功率绕组的部分绕组。
第一绕组532和第二绕组536的设置与图4中的第一绕组432相同或相似。第一平衡绕组533和第二平衡绕组537的设置与图4中的平衡绕组433相同或相似。
需要说明的是，设置在第一复合绕组层531上的第一绕组532与设置在第二复合绕组层上的第二绕组533的匝数可以设置为相同，也可以设置为不相同。第一平衡绕组和第二平衡绕组的匝数可以设置为相同，也可以设置为不相同。
在所述平面变压器工作时，所述第一平衡绕组533和第二平衡绕组537的第一端用于与电源转换电路的初级电路的电位静点相连或用于与电源转换电路的次级电路的电位静点相连。例如，若第一绕组532和第二绕组536均为初级功率绕组的部分绕组，则第一平衡绕组533和第二平衡绕组537的第一端与初级电路的电位静点相连；若第一绕组532和第二绕组536均为次级功率绕组的部分绕组，则第一平衡绕组533和第二平衡绕组537的第一端与次级电路的电位静点相连。
在本申请实施例中，通过设置两个复合绕组层，并通过设置平衡绕组的匝数实现初级功率绕组和次级功率绕组之间的噪声平衡。一方面不用增加独立的屏蔽层，另一方面构造的复合绕组层能够通过设置平衡绕组的匝数以实现提高噪声抑制的性能。
在一些实施例中，第一绕组532和第二绕组536可以包括初级功率绕组51的全部绕组。如图8所示，当第一绕组532和第二绕组536包括初级功率绕组51的全部绕组的情况下，平面变压器50中无需另外设置初级功率绕组层。这种情况下初级功率绕组51的全部绕组设置于第一复合绕组层531和第二复合绕组层534中。图8中的平面变压器采用的结构为C-S-C结构。
在另一些实施例中，第一绕组532和第二绕组536可以包括次级功率绕组52的全部绕组。如图9所示，当第一绕组532是次级功率绕组52的全部绕组的情况下，平面变压器50中无需另外设置次级功率绕组层。这种情况下次级功率绕组52的全部绕组设置于第一复合绕组层531和第二复合绕组层534中。图9中的平面变压器采用的结构为P-C-C-P结构。
在本申请实施例中，由于次级功率绕组的两侧都有初级功率绕组层，或者，在初级功率绕组的两侧都设置有次级功率绕组层，因此具有更小的漏感，能够减小系统的的损耗。其中上述漏感是指变压器中漏掉的磁通。
图10示出了本申请又一实施例的复合绕组层60的平面结构示意图。其中，复合绕组层60可以是平面变压器包括的任意一个复合绕组层。例如复合绕组层可以是图4-图6中的复合绕组层431，也可以是图7-图9中的第一复合绕组层531以及第二复合绕组层534。如图6所示，复合绕组层60可以包括第一绕组61和平衡绕组62。其中，第一绕组61可以设置在平衡绕组62的外侧。其中第一绕组61可以是图4中的第一绕组432，平衡绕组62可以是图4-图6中的平衡绕组433，或者图7-图9中的第一平衡绕组533以及第二平衡绕组537。以第一绕组61为初级功率绕组中的至少部分绕组为例，若初级功率绕组的第1匝线圈用于连接初级电路的初级静点，且第一绕组包括初级功率绕组的第1匝线圈，则上述初级功率绕组的第1匝线圈可以位于第一绕组61的第一端611，第一绕组61的第一端611可以与初级电路的电位静点相连。平衡绕组62的第一端621也可以用于与初级电路的电位静点相连。换句话说，平衡绕组62的第一端621与第一绕组61的第一端611可以都与初级电路的电位静点相连。
进一步地，可以根据实际工程需要对第一绕组的匝数进行设置，以实现电路中的噪声的抵消。
例如，以第一绕组为初级功率绕组的至少部分绕组为例，为了使得初级和次级功率绕组之间的噪声电流差异尽可能的小，可以设置第一绕组的匝数与第一次级功率绕组层上设置的线圈匝数相同。其中，在理想状态下，由于第一绕组和第一次级功率绕组层的线圈匝数相同，因此，在电源转换电路中存在电压跳变的情况下，第一绕组和第一次级功率绕组层的各自感应电压平均电位相等，从而初级与次级之间的噪声电流也相等，当噪声电流方向相反时，在理想情况下便可实现噪声完全抵消。。但是，实际应用中可能存在各种不理想的效应，使得噪声电流并不能完全被抵消。因此可以通过设置平衡绕组的绕向以及匝数，以使平衡绕组产生一个附加的噪声源，对上述不能完全抵消的噪声电流进一步补偿，实现噪声完全抵消。其中，根据平衡绕组的绕向设置不同，改变平衡绕组产生的补偿噪声电流方向，达到正向或者反向补偿第一绕组产生的噪声电流的效果。而通过设置平衡绕组的匝数，可以调节平衡绕组产生的感应电压的大小，进而改变对补偿噪声电流的大小。
在一些示例中，若第一绕组为初级功率绕组的至少部分绕组，所述初级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端可以互为非同名端，或者可以互为同名端。其中，所述初级功率绕组的第一端用于连接所述初级电路的电位静点。具体地，当初级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为非同名端时，平衡绕组用于补偿次级功率绕组，即平衡绕组用于加强次级功率绕组的感应电压。当初级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为同名端时，平衡绕组用于补偿初级功率绕组，即平衡绕组可以用于加强初级功率绕组的感应电压。
或者，在另一些示例中，若第一绕组为次级功率绕组的至少部分绕组，所述次级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端可以互为非同名端，或者可以互为同名端。其中，所述次级功率绕组的第一端用于连接次级电路的电位静点。具体地，当次级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为非同名端时，平衡绕组用于补偿初级功率绕组，即平衡绕组用于加强初级功率绕组的感应电压。当次级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为同名端时，平衡绕组用于补偿次级功率绕组，即平衡绕组可以用于加强次级功率绕组的感应电压。
又例如，在一个示例中，可以设置第一绕组为初级功率绕组的第一匝线圈，并设置第一次级功率绕组层包括的绕组线圈为次级功率绕组的第一匝线圈。其中，初级功率绕组的第一匝线圈用于连接初级电路的电位静点，次级功率绕组的第一匝线圈用于连接次级电路的电位静点。在这种情况下，从理论上讲，第一绕组和第一次级功率绕组的平均感应电压相等，噪声抑制的效果更好。
类似地，在另一个示例中，若第一绕组为次级功率绕组的至少部分绕组，则可以设置第一绕组的匝数与第一初级功率绕组层上设置的线圈匝数相同。
进一步地，在上述示例的基础上，在平面变压器包括第一复合绕组层和第二复合绕组层的情况下，可以设置第一复合绕组层中的第一绕组为初级功率绕组的第一匝线圈，设置第一次级功率绕组层包括的线圈为次级功率绕组的第一匝线圈，设置第二复合绕组层中的第二绕组为初级功率绕组的第二匝线圈，并设置第二次级功率绕组层包括的线圈为次级功率绕组的第二匝线圈。在这种情况下，从理论上讲，第二绕组和第二次级功率绕组的平均感应电压相等，噪声抑制的效果更好。
在本申请实施例中，通过在平面变压器的绕组中构建复合绕组层，并在复合绕组层中设置第一绕组和平衡绕组，一方面不用增加独立的屏蔽层，另一方面构造的复合绕组层能够通过设置平衡绕组的匝数实现噪声抵消的效果。
可选地，上述平面变压器的各个绕组层被设置于多层PCB组件上。该多层PCB组件可以是基于环氧玻纤布基材、复合基材、陶瓷类基材、金属类基材或者热塑性基材的印刷电路板。
可选地，上述平面变压器中还可以包括辅助绕组层。辅助绕组层中设置有辅助绕组，其中，辅助绕组可以指在电源转换电路中为除主功率电路之外的其他电路提供小功率电源的绕组。上述除主功率电路之外的其他电路例如可以包括驱动、控制、检测等电路。
下文结合附图，介绍本申请实施例的电源转换电路以及电源转换电路的噪声抑制原理。
图11和图12示出了本申请实施例的一种电源转换电路70。如图11所示，该电源转换电路包括初级电路710、次级电路720以及平面变压器730。该平面变压器730设置于该初级电路710和次级电路720之间。该平面变压器可以是图4至图9所述的任一个平面变压器。上述初级电路710的结构可以与图2或图3中的初级电路21相同或相似。上述次级电路720的结构可以与图2或图3中的次级电路22相同或相似。
图12示出了电源转换电路70的电路拓扑示意图。如图12所示，电源转换电路70包括平面变压器，该平面变压器包括初级功率绕组71、次级功率绕组72以及复合绕组层。复合绕组层上设置有平衡绕组73以及第一绕组711。
作为一个示例，次级电路720可以包括整流开关管725、次级滤波电容726，整流开关管725的一端用于连接次级滤波电容726的正极，整流开关管725的另一端可以用于连接次级功率绕组72的第二端。其中，次级功率绕组72的第一端用于连接次级电路的电路静点。
继续参见图12，电源转换电路中分布了三条主要的共模噪声电流路径703、704、705。需要说明的是，图12中还示出了线路阻抗稳定网络(Line Impedance StabilizationNetwork,LISN)电路，LISN电路是一种测试电路，用于检测电源转换电路工作时流入地的共模噪声电流，换句话说，可以认为流入LISN网络检测到的对地电流等效为电源转换电路产生的共模噪声。
共模噪声路径703是包含了两个噪声电流源，一个是次级功率绕组72上的跳变电压Vs通过初次级之间的寄生电容Cps产生的共模噪声电流Is，另一个是平衡绕组73上的跳变电压Vb通过平衡绕组和次级之间的寄生电容Cbs产生的共模噪声电流Ib。
共模噪声路径704是第一绕组711上的噪声源(跳变电压Vp1)通过初次级功率绕组之间的寄生电容Cps和次级功率绕组对大地的寄生电容Cse产生的共模噪声电流Ip1。其中，在图7中，第一绕组711为初级功率绕组的部分绕组。
共模噪声路径705是初级电路中的功率开关管的漏极及与漏极相连的导电体上的噪声源(跳变电压Vp2)通过初级功率绕组对大地的寄生电容Cpe产生的共模噪声电流Ip2。
所有共模噪声电流方向有所不同，因此可以相互抵消。由于共模噪声电流都将流过LISN形成电流环路，因此，当有Ip1+Ip2＝Is+Ib时，共模噪声电流完全抵消，流过LISN的噪声电流变为最小，理论上可以为0。
结合以上分析可以得到共模噪声电路模型，如图13所示。
次级功率绕组72产生的共模噪声电荷量Qs：
Qs＝Vs*(Cps||Cse) (1)
其中，Cps表示初级功率绕组与次级功率绕组之间的寄生电容，Cse表示次级功率绕组与地之间的寄生电容，Vs表示次级功率绕组上的跳变电压。
平衡绕组73产生的共模噪声电荷量Qb:
Qb＝Vb*(Cbs||Cse) (2)
其中，Vb表示平衡绕组上的跳变电压，Cbs表示平衡绕组与次级功率绕组之间的寄生电容，Cse表示次级与地之间的寄生电容。
第一绕组711产生的共模噪声电荷量Qp1：
Qp1＝-Vp1*(Cps||Cse) (3)
其中，Vp1表示第一绕组上的跳变电压，Cps表示初级功率绕组与次级功率绕组之间的寄生电容，Cse表示次级功率绕组与地之间的寄生电容。
初级电路的功率开关管漏极及与其相连接的导体上的跳变电压Vp2产生的共模噪声电荷量Qp2：
Qp2＝-Vp2*Cpe (4)
其中，Vp2表示初级功率绕组上的跳变电压，Cpe表示初级功率绕组与地之间的寄生电容。
为使流过LISN的共模噪声为零，因此有：
Qs+Qb+Qp1+Qp2＝0 (5)
可选地，可以根据上述分析，对本申请中的平面变压器进行设置，以实现噪声平衡。
进一步地，如图14所示，本申请实施例还提供了一种适配器100，该适配器100包括电源转换电路1001。该电源转换电路1001可以是图11或图12所示的电源转换电路。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种平面变压器，其特征在于，包括：
初级功率绕组；
次级功率绕组；
复合绕组层，所述复合绕组层上设置有第一绕组和平衡绕组，所述第一绕组为所述初级功率绕组的至少部分绕组，所述平衡绕组的第一端用于与电源转换电路的初级电路的电位静点相连，或者，所述第一绕组为所述次级功率绕组的至少部分绕组，所述平衡绕组的第一端用于与所述电源转换电路的次级电路的电位静点相连；
所述平衡绕组的第二端与任何导体之间不存在电性连接，且与任何元件之间也不存在电性连接。
2.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组为所述初级功率绕组的至少部分绕组，所述次级功率绕组还包括第一次级功率绕组层，所述复合绕组层与所述第一次级功率绕组层相邻。
3.如权利要求2所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组的匝数与所述第一次级功率绕组层上设置的线圈的匝数相同。
4.如权利要求3所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组包括所述初级功率绕组的第一匝线圈，所述第一次级功率绕组层上设置有所述次级功率绕组的第一匝线圈，其中所述初级功率绕组的第一匝线圈用于与电源转换电路的初级电路的电路静点相连，所述次级功率绕组的第一匝线圈用于与所述电源转换电路的次级电路的电路静点相连。
5.如权利要求2至4中任一项所述的平面变压器，其特征在于，所述初级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为非同名端，其中，所述初级功率绕组的第一端用于连接电源转换电路的初级电路的电位静点。
6.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组为所述次级功率绕组的至少部分绕组，所述初级功率绕组还包括第一初级功率绕组层，所述复合绕组层与所述第一初级功率绕组层相邻。
7.如权利要求6所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组的匝数与所述第一初级功率绕组层上设置的线圈的匝数相同。
8.如权利要求7所述的平面变压器，其特征在于，所述第一绕组包括所述次级功率绕组的第一匝线圈，所述第一初级功率绕组层上设置有所述初级功率绕组的第一匝线圈，其中所述初级功率绕组的第一匝线圈用于与电源转换电路的初级电路的电路静点相连，所述次级功率绕组的第一匝线圈用于与所述电源转换电路的次级电路的电路静点相连。
9.如权利要求6至8中任一项所述的平面变压器，其特征在于，所述次级功率绕组的第一端与所述平衡绕组的第一端互为同名端，其中，所述次级功率绕组的第一端用于连接电源转换电路的次级电路的电位静点。
10.如权利要求1至4、6至8中任一项所述的平面变压器，其特征在于，所述初级功率绕组设置于所述次级功率绕组的两侧，或，所述次级功率绕组设置于所述初级功率绕组的两侧。
11.一种电源转换电路，其特征在于，包括：初级电路、次级电路以及如权利要求1至10中任一项所述的平面变压器，所述平面变压器设置在所述初级电路和所述次级电路之间。
12.一种适配器，其特征在于，包括如权利要求11所述的电源转换电路。
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