CN1508820A - 计算机开关电源用变压器及其线圈绕组的绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机开关电源用变压器及其线圈绕组的绕制方法，为了解决现有技术中同类变压器的线圈匝数必须为整数而引起的体积大、成本高及损耗较大等问题，根据按整数匝方式绕制各个线圈绕组时所需的匝数，将其中的偶数匝线圈减半后进行绕制；并将其中的奇数匝线圈改为两个非整数匝绕组，两者的匝数为所述奇数(2Q+1)除以2之商数(Q+0.5)，两者之间按180度旋转对称方式绕制在所述铁芯中，且第一绕组的两个端子分别与第二绕组中与之旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。利用本发明的方案，可以有效地减少计算机开关电源用变压器中线圈绕组的匝数，从而降低变压器的体积、损耗，并降低制造及使用成本。

Description

计算机开关电源用变压器及其线圈绕组的绕制方法

技术领域

本发明涉及开关电源用变压器，更具体地说，涉及一种适用于计算机等产品中的线圈绕组为非整数匝的变压器及其线圈绕组的绕制方法。

背景技术

在计算机等产品中，都需要利用变压器将市电交流进行变压处理，得到所需的低压电。各种变压器线圈的绕次方式都需要符合磁通平衡原理，且变压器的各个绕次线圈的匝数要其电压成正比例，即：

Vout/Nout＝Vin/Nin，其中：

Vout是指输出电压值；

Nout是指输出电压所对应的变压器线圈匝数；

Vin是指输入电压值；

Nin是指输入电压所对应的变压器线圈匝数。将上述公式进行变换可得到：

Vout/Vin＝Nout/Nin

即输出电压与输入电压之比等于变压器线圈的输出与输入匝数之比。在实际使用中，需要保持Nout和Nin都为整数，不能是一个为整数而另一个为小数，因为根据变压器的磁通平衡原理，穿入磁通窗口的线圈匝数必须与穿出磁通窗口的线圈匝数相等，以保证变压器的磁通平衡，使变压器能有效地工作。否则会因磁通不平衡而引起变压器的高频噪音。现有技术中，只有将Nout和Nin都设计为整数，才能保证其磁通平衡。

但是一般情况下，因为变压器的损耗主要来自于线圈的铜耗，按照最佳线路设计，变压器的匝数应越少越好，这样可以降低变压器的损耗。现有技术中因需要将Nout和Nin都设计为整数，当其中有一个为奇数时，就不能再减少线圈匝数，导致变压器体积和损耗较大，而且制造成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，要解决现有技术中因计算机开关电源用变压器的线圈匝数必须为整数而引起的体积大、成本高及损耗较大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种计算机开关电源用变压器的线圈绕组的绕制方法，根据所述变压器中各个线圈绕组的电压，计算出按整数匝方式绕制各个线圈绕组时所需的匝数，如果所述计算结果中有一个线圈绕组所需的匝数为大于或等于3的奇数(2Q+1)，

对于所述计算结果中所需匝数为偶数(2P)的线圈绕组，则在该线圈绕组对应的变压器铁芯位置绕制匝数为所述偶数(2P)除以2之商数(P)的线圈绕组；

对于所述计算结果中所需匝数为奇数(2Q+1)的线圈绕组，则先在该线圈绕组对应的变压器铁芯位置绕制第一个非整数匝绕组，其匝数为所述奇数(2Q+1)除以2之商数(Q+0.5)；再按180度旋转对称方式在同一位置绕制第二个非整数匝绕组，其匝数也为所述奇数(2Q+1)除以2之商数(Q+0.5)；然后将所述第一个非整数匝绕组的两个端子分别与所述第二个非整数匝绕组中与之旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。

另外，本发明还提供一种计算机开关电源用变压器，包括铁芯、主级线圈绕组和次级线圈绕组，其中至少有一个线圈绕组是由两个相同匝数的非整数匝绕组连接而成；所述两个非整数匝绕组的匝数都为整数加0.5(Q+0.5)匝，两者之间按180度旋转对称方式绕制在该线圈绕组所对应的同一铁芯位置，且第一个非整数匝绕组的两个端子分别与第二个非整数匝绕组中与之旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。

在上述方案中，P、Q的取值可以是1、2、3或任一整数。一个典型方案是将现有技术中的3匝线圈绕组改为两个1.5匝的非整数绕组，此时两个1.5匝的非整数匝绕组之间按180度旋转对称方式绕制在所述铁芯中，且第一个非整数匝绕组两个端子分别与第二个非整数匝绕组中旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。

利用本发明的方案，可以有效地减少计算机开关电源用变压器中线圈绕组的匝数，从而降低计算机开关电源用变压器的损耗，并降低制造及使用成本；例如当计算机开关电源用变压器中两个线圈的匝数分别为3和4时，按现有技术是不能进一步减少线圈匝数的，而本发明的方案则可以将匝数比改为1.5∶2，其中1.5匝的绕组可按上述方式连接，2匝的绕组则按正常方式连接，此时减少了第二个绕组的线线圈数，并且在两个绕组中都可以降低铜耗和变压器的体积，在后面的具体实施例中还将对其优点作进一步分析和描述。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是EE型变压器铁芯的示意图；

图2是Nout1为3匝时的线圈示意图；

图3是Nout1为1.5匝时的线圈示意图；

图4是将3匝线圈绕组改为两个1.5匝线圈绕组时的示意图；

图5是将两个1.5匝线圈绕组的对称端子相互并联后的示意图。

具体实施方式

以图1中所示的EE型铁芯为例，在该铁芯上绕制不同形式的线圈绕组之后的A-A剖视效果如图2、图3、图4和图5所示。设其输入电压Vin＝300V，输出电压Vout1＝5V、Vout2＝12V，按一般常规变压器绕次方法，

Vout1所对应的Nout1为3匝；

Vout2所对应的Nout2为7匝，

其中采用肖特基二极管输出5V电压，其电压降为0.5V；同时采用快速二极管输出12V电压，其电压降为0.8V，这样可基本满足：

(5+0.5)/(12+0.8)≈3/7。

如图2所示是Nout1为整数匝，即3匝时的示意图，这样变压器的绕次方式就满足了磁通平衡原理，即穿入磁通窗口的线圈匝数与穿出磁通窗口的线圈匝数相等。

如果想将上述匝数减半，则Nout1/Nout2＝3/7＝1.5/3.5，即Nout1可以是1.5匝，而Nout2可以是3.5匝。如果按现有方法来绕线圈，Nout1减半后的绕组效果如图3所示，此时将不能满足磁通平衡原理，不能达到磁通平衡。

而按图4所示的绕次方式，则可以满足非整数匝数，也可以满足磁通平衡。以Nout1为例，具体连接方式是在图3的基础上，再从另一侧引入一个1.5匝的绕组，图中的实线为第一绕组，虚线为第二绕组，从图中可以看出，第二绕组是将第一绕组作180旋转后的情况，也就是说，两个绕组之间是按180度旋转对称方式绕制在铁芯中的。

如图5所示，具体使用时，将第一绕组的进线端与第二绕组的进线端并联，再将第一绕组的出线端与第二绕组的出线端并联，也就是将斜角对称的两个端子相互并联，从而得到两根引出线，成为一个完整的绕组。这样，虽然每一个绕组的匝数为非整数，但由于两者之间的特殊绕制方式，仍可满足变压器正常工作所需的磁通平衡，即按电流方向穿入磁通窗口的线圈匝数与穿出磁通窗口的线圈匝数相等。

上述实施例是按整数匝方式绕制时线圈绕组所需的匝数为3时的情况，也就是Q＝1、2Q+1＝3时的情况，按本发明的方案进行绕制时则由两个180度旋转对称的1.5匝绕组连接成一个完整的线圈绕组。当然，还可以将其它奇数匝绕组按同样方案进行处理，同时，对于按整数匝方式绕制时所需匝数为偶数(2P)的线圈绕组，则在该线圈绕组对应的变压器铁芯位置绕制匝数为该偶数(2P)除以2之商数(P)的线圈绕组。

以上述3匝改为两个1.5匝为例，假设整个绕组的内阻为R，输入整个绕组的电流为I，则：

采用现有技术的3匝方式时，其功耗为I2R；

采用本发明的1.5匝方式时，在电流保持不变的情况下，每一个1.5匝绕组的电流为I/2，内阻为R/2，则总的功耗为2*(I/2)2*(R/2)＝I2R/4。

可见，采用的要发明的绕组方式其理论功耗仅为原来的四分之一。具体实施时，可以使该绕组的铜耗减少70％以上，从而大大增加了计算机开关电源用变压器的使用效率。以一个原有绕制方式为EEL35的计算机开关电源用变压器为例，当其最大输出功率为300W时，其工作温度可达80℃；如果按本发明的方式绕制线圈，当其输出功率为400-500W时，工作温度也仅为45℃左右。可见，本发明不但可增加计算机开关电源用变压器的输出功率，还可增强计算机开关电源用变压器的稳定性。

Claims (4)

1、一种计算机开关电源用变压器的线圈绕组的绕制方法，根据所述变压器中各个线圈绕组的电压，计算出按整数匝方式绕制各个线圈绕组时所需的匝数，其特征在于，如果所述计算结果中有一个线圈绕组所需的匝数为大于或等于3的奇数(2Q+1)，

对于所述计算结果中所需匝数为偶数(2P)的线圈绕组，则在该线圈绕组对应的变压器铁芯位置绕制匝数为所述偶数(2P)除以2之商数(P)的线圈绕组；

对于所述计算结果中所需匝数为奇数(2Q+1)的线圈绕组，则先在该线圈绕组对应的变压器铁芯位置绕制第一个非整数匝绕组，其匝数为所述奇数(2Q+1)除以2之商数(Q+0.5)；再按180度旋转对称方式在同一位置绕制第二个非整数匝绕组，其匝数也为所述奇数(2Q+1)除以2之商数(Q+0.5)；然后将所述第一个非整数匝绕组的两个端子分别与所述第二个非整数匝绕组中与之旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。

2、一种计算机开关电源用变压器，包括铁芯、主级线圈绕组和次级线圈绕组，其特征在于，其中至少有一个线圈绕组是由两个相同匝数的非整数匝绕组连接而成；所述两个非整数匝绕组的匝数都为整数加0.5(Q+0.5)匝，两者之间按180度旋转对称方式绕制在该线圈绕组所对应的同一铁芯位置，且第一个非整数匝绕组的两个端子分别与第二个非整数匝绕组中与之旋转对称的那一个端子并联，合成为一个进线端及一个出线端。

3、根据权利要求2所述的计算机开关电源用变压器，其特征在于，所述两个非整数匝绕组的匝数为1.5匝，两者之间按180度旋转对称方式绕制在该线圈绕组所对应的同一铁芯位置。

4、根据权利要求2所述的计算机开关电源用变压器，其特征在于，所述两个非整数匝绕组的匝数为3.5匝，两者之间按180度旋转对称方式绕制在该线圈绕组所对应的同一铁芯位置。

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