CN203013469U - 降低开关电源emi干扰的变压器及包含该变压器的反激开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种降低开关电源EMI干扰的变压器及包含该变压器的反激开关电源，所述变压器包括初级绕组、屏蔽绕组和次级绕组，其中，所述初级绕组自下而上包括多层绕组，所述初级绕组的起始引出端为多层绕组中间的某一层绕组；所述屏蔽绕组为绕在初级绕组和次级绕组之间的两个独立的屏蔽绕组。以此，降低初级绕组的层间共模耦合电流和初次级之间的共模耦合电流，进而实现降低开关电源的EMI干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变压器结构，尤其是指一种在高频开关电源中使用的，可以实现降低EMI干扰的变压器结构。
背景技术
20世纪中叶以来，电子技术的迅猛发展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶，家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业，科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器，以及电力电子系统等得到了广泛普及、应用、深入千家万户，电源作为所有电子电气设备的心脏，其发展显得尤为重要。早在20世纪80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机电源换代，进入90年代开关电源已广泛应用在各种电子、电器设备，程控交换机、通讯、电力检测设备电源和控制设备电源之中。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也不断的创新，开关电源高频化是其发展的方向。开关电源的高频化使其不断小型化，并进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高技术产品的小型化、轻便化，并在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源的不断高频化，以及工作中存在很高的di/dt和du/dt，所以所有拓扑形式的开关电源都存在电磁干扰问题。如何能在当今日益恶化的电磁环境中具有电磁兼容性，不断降低电磁干扰，满足相关标准要求，成为开关电源发展的一个重要指标。变压器作为开关电源的能量转换、共模干扰耦合途径的主要元件，通过改变变压器结构和工艺是降低开关电源电磁干扰的重要途径之一。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是：提供一种降低共模干扰电流的变压器结构， 进而降低整个开关电源的电磁干扰。
本实用新型采用的技术方案是：
一种降低开关电源EMI干扰的变压器，包括初级绕组和次级绕组，其中，所述初级绕组自下而上包括多层绕组，所述初级绕组的起始引出端为多层绕组中间的某一层绕组。
作为本实用新型的优选实施例，所述初级绕组和次级绕组之间绕有初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组，所述初级屏蔽绕组的一端与初级绕组的静点相连，另一端悬空，所述次级屏蔽绕组的一端与次级绕组的静点相连，另一端悬空。
作为本实用新型的优选实施例，所述初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组可以为屏蔽铜箔。
一种包括上述变压器的反激开关电源，包括EMI传导干扰测量电路、输入整流滤波电路、能量转换电路、输出整流滤波电路，以及控制电路；交流电网输入连接到EMI传导干扰测量电路的输入端，EMI传导干扰测量电路的输出端连接输入整流滤波电路的输入端，输入整流滤波电路的输出端连接能量转换电路的输入端，能量转换电路的输出端连接输出整流滤波电路的输入端，控制电路与能量转换电路和输出整流滤波电路的输出端相连，实现开关电源的高频工作、稳定输出和保护功能。
作为本实用新型的优选实施例，所述能量转换电路主要由变压器和开关管组成；所述变压器初级绕组的起始引出端引出后与开关管相连。
作为本实用新型的优选实施例，所述变压器初级绕组的静点引出后与输入整流滤波电路相连，所述变压器次级绕组的引出端引出后与输出整流滤波电路相连。
作为本实用新型的优选实施例，所述EMI传导干扰测量电路是标准的LISN 测量电路。
作为本实用新型的优选实施例，所述输入整流滤波电路主要由全桥整流电路和输入电容组成。
作为本实用新型的优选实施例，所述输出整流滤波电路由输出整流电路和电容组成。
本实用新型变压器的初级绕组的起始层绕在中间层，初级绕组和次级绕组之间绕有两个独立的屏蔽绕组，如此，降低初级绕组的层间共模耦合电流和初次级之间的共模耦合电流，进而实现降低开关电源的EMI干扰。
附图说明
图1为本实用新型反激开关电源的电路框图。
图2为本实用新型开关管导通时共模耦合电流在变压器中的流向。
图3为本实用新型开关管关断时共模耦合电流在变压器中的流向。
具体实施方式
本实用新型设计目的是这样实现的：一种安装特殊结构变压器的AC to DC反激开关电源，包括EMI传导干扰测量电路、输入整流滤波电路、能量转换电路、输出整流滤波电路，控制电路。交流电网输入连接到EMI传导干扰测量电路的输入端，EMI传导干扰测量电路的输出端连接输入整流滤波电路的输入端，输入整流滤波电路的输出端连接能量转换电路的输入端，能量转换电路的输出端连接输出整流滤波电路的输入端，同时控制电路与能量转换电路和输出整流滤波电路的输出端相连，实现开关电源的高频工作、稳定输出和各种异常保护功能。
所述EMI传导干扰测量电路是标准的LISN测量电路，输入整流滤波电路由全桥整流电路和输入电容组成，能量转换电路由变压器和开关管组成，输出 整流滤波电路由输出整流电路和电容组成。本发明主要从改善变压器的结构方面，介绍如何实现整个开关电源电磁干扰的降低。
如图1所示，本实用新型设计涉及一种开关电源与共模干扰测量，它由五大部分组成。
EMI传导干扰测量电路，其执行元件为LISN测量电路，LISN测量电路的输出连接输入整流滤波电路；输入整流滤波电路由全桥整流电路和输入电容组成，其输出连接能量转换电路；能量转换电路由变压器和开关管组成，其输出连接输出整流滤波电路；输出整流滤波电路由输出整流电路和电容组成，其作为整个系统的输出；同时控制电路与能量转换电路和输出整流滤波电路的输出端相连，实现开关电源的高频工作、稳定输出和各种异常保护功能。
图2和图3给出了一种降低开关电源EMI干扰的变压器结构，主要从两个方面降低共模干扰，一个是初级绕组的起始层绕在中间层，降低初级绕组的层间共模耦合电流；一个是初级绕组和次级绕组之间加了两层屏蔽层，降低绕组间的共模干扰电流。下面结合图2和图3详细介绍：
变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和次级绕组之间绕有初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组；所述初级绕组包括四层绕组，自下而上依次为第一层初级绕组、第二层初级绕组，第三层初级绕组和第四层初级绕组，其中，第一层初级绕组的一端与第二层初级绕组连接，另一端与第三层初级绕组连接，第二层初级绕组的一端与第一层初级绕组连接，另一端引出与开关管连接，所述第三层初级绕组的一端与第一层初级绕组连接，另一端与第四层初级绕组连接，所述第四层初级绕组的另一端（即初级绕组的静点）引出与输入整流滤波电路的直流输入端相连；所述初级屏蔽绕组的一端与初级绕组的静点连接，另一端悬空，所述次级屏蔽绕组的一端与次级绕组的静点相连，另一端悬空，所 述次级绕组的一端（即次级绕组的静点）与次级屏蔽绕组连接，另一端引出与输出整流滤波电路相连。
请特别参阅图2所示：为开关管Mosfet开通时电路中电流及共模耦合电流的流向，从图中可以看出：当开关管Mosfet开通时，初级绕组的静点电位（即B点电位）高于初级绕组与开关管相连的点所在的电位（A点电位，此时，A点接地，电位为0），因此，第二层初级绕组与第一层初级绕组之间共模耦合的电流方向和第二层初级绕组与第三层初级绕组共模耦合的电流方向相反，互相抵消，从而减小了开关管开通时层间的共模耦合电流，达到了降低共模干扰的功能。
请特别参阅图3所示，为开关管Mosfet关断时电路中电流及共模耦合电流的流向，同样从图中可以看出：当开关管Mosfet关断时，初级绕组的静点电位（即B点电位）低于初级绕组与开关管相连的点所在的电位（A点电位），因此，第二层初级绕组与第一层初级绕组之间共模耦合的电流方向和第二层初级绕组与第三层初级绕组共模耦合电流方向相反，互相抵消，从而减小了开关管关断时层间的共模耦合电流，达到了降低共模干扰的功能。
另外，请继续参阅图2和图3所示，在初级绕组与次级绕组之间设置两个屏蔽层（即初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组），初级屏蔽绕组的起始C点与初级绕组的静点B点相连，次级屏蔽绕组的起始D点与次级绕组的静点F点相连，这样初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组的感应电动势和寄生电容分布情况基本一致，进而得到从初级流向次级的共模电流和从次级流向初级的共模电流方向相反、大小基本一致，实现降低共模干扰的功能。另外，如果把两层屏蔽绕组更换成两层屏蔽铜箔，由于两层屏蔽铜箔的感应电动势和分布寄生电容更为相似，因此会更好的抑制共模干扰。
最后说明的是，以上实例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种降低开关电源EMI干扰的变压器，其特征在于：包括初级绕组和次级绕组，其中，所述初级绕组自下而上包括多层绕组，所述初级绕组的起始引出端为多层绕组中间的某一层绕组。
2.根据权利要求1所述的一种降低开关电源EMI干扰的变压器，其特征在于：所述初级绕组和次级绕组之间绕有初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组，所述初级屏蔽绕组的一端与初级绕组的静点相连，另一端悬空，所述次级屏蔽绕组的一端与次级绕组的静点相连，另一端悬空。
3.根据权利要求2所述的一种降低开关电源EMI干扰的变压器，其特征在于：所述初级屏蔽绕组和次级屏蔽绕组为屏蔽铜箔。
4.一种包括权利要求1所述变压器的反激开关电源，其特征在于：包括EMI传导干扰测量电路、输入整流滤波电路、能量转换电路、输出整流滤波电路，以及控制电路；交流电网输入连接到EMI传导干扰测量电路的输入端，EMI传导干扰测量电路的输出端连接输入整流滤波电路的输入端，输入整流滤波电路的输出端连接能量转换电路的输入端，能量转换电路的输出端连接输出整流滤波电路的输入端，控制电路与能量转换电路和输出整流滤波电路的输出端相连，实现开关电源的高频工作、稳定输出和保护功能。
5.根据权利要求4所述的一种反激开关电源，其特征在于：所述能量转换电路主要由变压器和开关管组成；所述变压器初级绕组的起始引出端引出后与开关管相连。
6.根据权利要求4所述的一种反激开关电源，其特征在于：所述变压器初级绕组的静点引出后与输入整流滤波电路相连，所述变压器次级绕组的引出端引出后与输出整流滤波电路相连。
7.根据权利要求4所述的一种反激开关电源，其特征在于：所述EMI传导干扰测量电路是标准的LISN测量电路。
8.根据权利要求4所述的一种反激开关电源，其特征在于：所述输入整流滤波电路主要由全桥整流电路和输入电容组成。
9.根据权利要求4所述的一种反激开关电源，其特征在于：所述输出整流滤波电路由输出整流电路和电容组成。
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