CN206834777U - 有效减小共模噪声的小功率充电器 - Google Patents

Abstract

一种成本低、效果好且无需设置Y电容的有效减小共模噪声的小功率充电器。其包括变压器，所述变压器的绕组由内至外依次为初级绕组N1、反馈层绕组N2、屏蔽层绕组N3和次级绕组N4，所述屏蔽层绕组N3由直径略小于初、次级绕组N4所用铜线直径的细径铜线绕制构成，其一端引出并与磁芯相接。本实用新型采用示波器将充电器输出端与地端之间的浮地电压波形显示出来，经过分析后，再反过来通过增加或减少屏蔽层绕组的圈数，降低由变压器初次级绕组之间的分布电容造成的共模噪声干扰，以此方法确定最佳的结构技术方案，为大批量生产性能一致的充电器提供可靠的结构技术参数。

Description

有效减小共模噪声的小功率充电器

技术领域

本实用新型涉及一种小功率充电器，特别涉及一种可有效减小共模噪声的手机充电器

背景技术

随着智能手机的发展，电容屏的手机占据主流地位，由于该种手机的开关电路是高频开关电源，在开关过程中，充电器内的变压器产生的共模干扰会通过数据线传导至手机上，导致消费者在使用手机时，会导致误触发、拨号失灵等后果。

为消除手机充电器产生的共模干扰对正常使用手机的影响，除了调整手机电容屏外，现有技术中，采用的主要方法是在手机充电器内设置Y电容，而设置Y电容，一来会增加成本(Y电容较贵)，二来会产生泄漏电流，而泄漏电流会使用户手持金属外壳的手机时，会有触电的感觉。因此，如何在手机充电器中不设置Y电容的情况下，又能减小共模干扰是业界渴望解决的一个技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本低、效果好且无需设置Y电容的有效减小共模噪声的小功率充电器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的有效减小共模噪声的小功率充电器，包括变压器，所述变压器的绕组由内至外依次为初级绕组N1、反馈层绕组N2、屏蔽层绕组N3和次级绕组N4，所述屏蔽层绕组N3由直径略小于初、次级绕组N4所用铜线直径的细径铜线绕制构成，其一端引出并与磁芯相接。

所述屏蔽层绕组N3为一层。

所述初级绕组N1为三层。

所述初级绕组N1的圈数为133圈，次级绕组N4的圈数为9圈，反馈层绕组N2的圈数为21圈，屏蔽层绕组N3的圈数为11圈。

该小功率充电器为无Y电容的手机用2.5W、5W、7.5W或10W的充电器。

本实用新型将现有技术中设置于变压器初次级绕组之间的铜箔屏蔽层改进为由铜线绕制的屏蔽层绕组，采用示波器将充电器输出端与地端之间的浮地电压波形显示出来，经过分析后，再反过来通过增加或减少屏蔽层绕组的圈数，降低由变压器初次级绕组之间的分布电容造成的共模噪声干扰，以此方法确定最佳的结构技术方案，为大批量生产性能一致的充电器提供可靠的结构技术参数。

该结构具有以下优点：

1、不需要使用铜皮进行屏蔽，只需使用普通铜线，可以使变压器实现全自动化。

2、调整屏蔽层绕组的圈数，还可使初级绕组、反馈层绕组和屏蔽层绕组所使用的铜线的线径调整成一致，以利大批量生产的简单化管理。

3、通过调整屏蔽层绕组的圈数，可以通过示波器很直观的测量出共模电压值。简单方便，可以不需要使用现有的共模噪声仪器。简单可行，不增加成本。

通过调整屏蔽层绕组的圈数，并且不用加铜箔作屏蔽层绕组，方便变压器生产厂家作业，可以完全实现自动化生产，成本降低。批量一致好。

附图说明

图1为本实用新型的变压器轴向剖视图。

图2为图1对应的电路原理图。

图3为未增设屏蔽层绕组时的共模干扰波形图之一。

图4为未增设屏蔽层绕组时的共模干扰波形图之二。

图5为增设屏蔽层绕组后的共模干扰波形图。

图6为未增设屏蔽层绕组时的EMI波形图。

图7将示波器接入图2电路中进行测试的示意图。

图8为未增设屏蔽层绕组时实测出的共模干扰波形图。

图9为针对图8对应的变压器，经调整其中的屏蔽层绕组圈数获得的共模干扰波形图。

附图标记如下：

初级绕组N1、反馈层绕组N2、屏蔽层绕组N3、次级绕组N4。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型的5W小功率变压器的轴向剖视图。其中，由沿径向由内向外依次为初级绕组N1(也称NP)、反馈层绕组N2(也称Nb)、屏蔽层绕组N3(也称Na)和次级绕组N4(也称NS)。

由于产生共模噪声干扰的主要原因是，工作在高频工作状态的变压器，存在于初次级绕组N4之间的分布电容与地之间的电位差造成的。如果降低该分布电容，则共模噪声电压与EMI也会随之降低。

因此，本实用新型的屏蔽层绕组N3，不仅起到与现有技术中采用铜箔进行抗电磁干扰的作用，还可以起到降低共模噪声干扰的作用，其原理是，该屏蔽层绕组N3相当于在初次级绕组N4之间增设了一个补偿电容，使得原本存在于初次级绕组N4之间的分布电容减小，即降低了由该分布电容造成的共模噪声的电压。

如图2所示，为反激式电源的基本电路结构，由于开关电源的工作频率较高，在开关过程中，其会产生较大的电流和电压尖峰，半导体等开关器件固有的寄生电压与寄生电容叠加在该电流和电压尖峰上。半导体等开关器件固有的寄生电压与初级绕组N1通过C1电容接地，次级绕组N4产生的层间电容由于高频噪声产生反相噪声补偿电压同时到地。理想的状况是：初级绕组N1通过电容C1到地端的电压与次级绕组N4通过层间电容到地端的电压之和为零，即这两个电压值大小相等、方向相反，这样就可以使传至输出端的共模噪声的电压降至最低。

本实用新型的屏蔽层绕组N3只需流过由屏蔽层绕组N3产生的很小反向噪声电流，通过设置该屏蔽层绕组N3的圈数来调整设置于初次级绕组N4之间的补偿电容的大小，继而降低初次级绕组N4间产生的共模噪声干扰。

如图3所示，在没有增设屏蔽层绕组N3的情况下，共模噪声的正向峰值电压较高，接近于9V(图中的细窄的波峰段的高点，其中的波形相对地端为正向电压值)，而通用手机充电器标准IEC62684对共模噪声电压值的要求是小于2V，从图3中的共模噪声电压的波形来看，其值远高于标准要求。本实用新型针对该现象，通过设置屏蔽层绕组N3的圈数，即通过调整设置于初次级绕组N4之间的补偿电容，使初次级绕组N4之间的分布电容降至较低，由此，使因初次级绕组N4间的分布电容造成的共模噪声干扰降至最小。

另外，将屏蔽层绕组N3的一端引出接于磁芯，此结构进一步降低磁芯与初级绕组N1之间产生的层间电容，降低共模噪声的电压幅值。

如图4所示，在没有增设屏蔽层绕组N3的情况下，共模噪声的负向峰值电压较高，接近于－9V(图中的细窄的波峰段的最低点，其中的波形相对地端为负向电压值)。同样，为了降低因初次级绕组N4之间的分布电容造成的共模噪声干扰，通过调整屏蔽层绕组N3的补偿电容来实现。

图5和图6分别为采用本实用新型的调整屏蔽层绕组N3圈数的方式降低共模噪声后的共模噪声电压值和EMI波形图。其中，共模噪声电压值小于2V，EMI在8dB左右符合上述的通用手机充电器标准IEC62684。

将本实用新型应用于5W小功率无Y电容的充电器，其可使大批量生产的充电器的抗共模噪声干扰能力的一致性较好(通常，共模噪声电压值可控制在1V以下)，其在未设置Y电容和共模电感等传统抑制共模噪声的电子元器件的情况下，只需通过调整变压器的屏蔽层绕组N3的圈数就可实现。

上述5W小功率无Y电容的充电器中初级绕组N1的圈数为133圈，次级绕组N4的圈数为9圈，反馈层绕组N2的圈数为21圈，屏蔽层绕组N3的圈数为11圈。通过图7所示的测试方法，在电源电性能正常的情况下，通电时，充电器会产生5V左右的输出电压，在输出正负端接10欧姆的水泥电阻，用示波器的正端接到该水泥电阻的负端，示波器的负端接到电网的大地端。此时由示波器显示对应的共模噪声波形(如图8所示)，将该波形展开后如图3中所示的波形，此时将屏蔽层绕组N3的圈数由11圈调至4圈，图8中的波形变为图9所示的波形，图9中所示的共模噪声的电压值大大降低，展开后如波形如图5所示，满足IEC62684要求。

反之，当示波器显示对应的共模噪声波形展开后如图4所示的波形时，则通过增加屏蔽层绕组N3的圈数来降低共模噪声的电压值。

Claims (5)

1.一种有效减小共模噪声的小功率充电器，包括变压器，其特征在于：所述变压器的绕组由内至外依次为初级绕组(N1)、反馈层绕组(N2)、屏蔽层绕组(N3)和次级绕组(N4)，所述屏蔽层绕组(N3)由直径略小于初、次级绕组所用铜线直径的细径铜线绕制构成，其一端引出并与磁芯相接。

2.根据权利要求1所述的有效减小共模噪声的小功率充电器，其特征在于：所述屏蔽层绕组(N3)为一层。

3.根据权利要求1所述的有效减小共模噪声的小功率充电器，其特征在于：所述初级绕组(N1)为三层。

4.根据权利要求1所述的有效减小共模噪声的小功率充电器，其特征在于：所述初级绕组(N1)的圈数为133圈，次级绕组(N4)的圈数为9圈，反馈层绕组(N2)的圈数为21圈，屏蔽层绕组(N3)的圈数为11圈。

5.根据权利要求1所述的有效减小共模噪声的小功率充电器，其特征在于：该小功率充电器为无Y电容的手机用2.5W、5W、7.5W或10W的充电器。