CN209401453U - 一种抗电磁干扰的变压器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗电磁干扰的变压器结构，包括内部嵌有磁芯的骨架，其所述骨架的外部绕有初级线圈、次级线圈和绝缘胶带，所述初级线圈包括内部初级线圈和外部初级线圈，所述次级线圈包括第一层次级线圈和第二层次级线圈，所述内部初级线圈、第一层次级线圈、第二层次级线圈和外部初级线圈由内向外依次绕制在骨架的外部，所述内部初级线圈、第一层次级线圈、第二层次级线圈和外部初级线圈的外部均设有绝缘胶带。本实用新型把初、次级线圈方向相反的噪声成对地绕在内外层相对位置使大部分的动态噪声电流相互抵消，降低了耦合到次级的动态噪声电流的强度，达到减少电磁干扰的作用，且没有金属屏蔽层复杂的工艺，使绕制变得简单。
Description
技术领域
本实用新型属于变压器技术领域，特别涉及一种抗电磁干扰的变压器结构。
背景技术
随着电子产品的广泛普及应用，市场需求越来越大，由于此类产品多采用低压直流电作为供电电源，又因便携式的需求，因此一般采用开关电源设计，而高频变压器就是开关电源降压与隔离的核心元器件。
变压器是利用电磁感应的原理以改变交流电压的装置，主要是通过初级线圈和次级线圈中电流的作用而产出感应磁场的作用，达到变压的目的。开关电源中的高频变压器必须能够满足世界各国的安全规范及EMI(电磁干扰)的要求，反激变压器一般初级采用漆包线绕制，次级采用三层绝缘线绕制，初、次级之间要额外增加屏蔽层的结构设计满足EMI性能的要求。但传统技术采用的金属屏蔽层直接连接地线的设计会增大共模噪声电流，使EMI性能不理想。
金属屏蔽层的增加使得变压器的绕制工艺复杂，可靠性降低，特别对于100W以上的反激开关电源EMI的性能帮助不大，很难很有效减少电磁干扰。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的存在的问题，提供一种抗电磁干扰的变压器结构。
本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种抗电磁干扰的变压器结构，包括内部嵌有磁芯的骨架，其所述骨架的外部绕有初级线圈、次级线圈和绝缘胶带，所述初级线圈包括内部初级线圈和外部初级线圈，所述次级线圈包括第一层次级线圈和第二层次级线圈，所述内部初级线圈、第一层次级线圈、第二层次级线圈和外部初级线圈由内向外依次绕制在骨架的外部，所述内部初级线圈、第一层次级线圈、第二层次级线圈和外部初级线圈的外部均设有绝缘胶带。
作为本实用新型的进一步改进，所述骨架的外部还绕有辅助线圈，所述辅助线圈包括第一层辅助线圈和第二层辅助线圈，所述第一层辅助线圈设置在第二层次级线圈和外部初级线圈之间，所述第二层辅助线圈设置在外部初级线圈的外部。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一层辅助线圈和第二层辅助线圈的外部均设有绝缘胶带。
作为本实用新型的进一步改进，所述辅助线圈为控制电路的供电线圈。
作为本实用新型的进一步改进，所述内部初级线圈和外部初级线圈的圈数相同，第一层次级线圈和第二层次级线圈的圈数相同，第一层辅助线圈和第二层辅助线圈的圈数相同。
本实用新型的有益效果为：本实用新型把初、次级线圈方向相反的噪声成对地绕在内外层相对位置使大部分的动态噪声电流相互抵消，大大降低了耦合到次级的动态噪声电流的强度，达到减少电磁干扰的作用，且没有金属屏蔽层复杂的工艺，使绕制变得简单，提高可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型采用动态噪声相位平衡抑制绕制线圈的电路图；
图3是传统的变压器绕制线圈的电路图；
图4是采用传统屏蔽绕制结构变压器的电源辐射图；
图5是本实用新型采用动态噪声相位平衡抑制绕制结构变压器的电源辐射图；
图6是实施例中变压器线圈绕制的详细说明图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
如图1所示，一种抗电磁干扰的变压器结构，包括内部嵌有磁芯(图中未示出)的骨架10，所述骨架10的外部绕有初级线圈、次级线圈和绝缘胶带50，所述初级线圈包括内部初级线圈21和外部初级线圈22，所述次级线圈包括第一层次级线圈31和第二层次级线圈32，所述内部初级线圈21、第一层次级线圈31、第二层次级线圈32和外部初级线圈22由内向外依次绕制在骨架10的外部，所述内部初级线圈21、第一层次级线圈31、第二层次级线圈32和外部初级线圈22的外部均设有绝缘胶带50用于隔离相邻绕组。
如图3所示，传统的变压器EMI设计方法是在两绕组间添加金属屏蔽层，金属隔离层直接连接地线的设计会增大共模噪声电流，反而使EMI性能变差，图4为采用传统屏蔽绕制结构变压器的电源辐射图。
图2为本实用新型采用动态噪声相位平衡抑制绕制线圈的电路图，图中的共模动态噪声电流Icm在电路中的耦合途径主要有三条：从噪声源功率开关管的D极通过Cde耦合到地；从噪声源通过Cpc耦合到变压器次级电路，再通过Ccc耦合到地；从变压器的初、次级线圈通过Cpc耦合到变压器磁芯，再通过Cac耦合到地。这三种电流是构成共模动态噪声电流Icm。共模动态噪声电流是通过电源线输入端的地线回流。要减少这样的对大地的回流必须设法减小从变压器主边绕组传递到副边绕组间的共模电流。在电路中，动态噪声电压点并不是只有一个的，除功率开关管的D极外，变压器初级绕组的另一端Uin也是一个动态噪声电压点，而且电压的变化方向与功率开关管的D极电压情况相反。所以变压器次级绕组的两端是相位相反的噪声电压点。变压器骨架最内层是初级线圈的一半，与功率开关管的D极相连；中间层是次级线圈；最外层是初级线圈的另一半，与节点Uin相连。由于动态噪声电流主要通过初、次级线圈之间的寄生电容耦合，把初、次级线圈方向相反的噪声成对地绕在内外层相对位置就能使大部分的动态噪声电流相互抵消，大大降低了耦合到次级的动态噪声电流的强度，达到减少电磁干扰的作用，且没有金属屏蔽层复杂的工艺，使绕制变得简单，可靠性提高了。
进一步的，所述骨架10的外部还绕有辅助线圈，所述辅助线圈包括第一层辅助线圈41和第二层辅助线圈42，所述第一层辅助线圈41设置在第二层次级线圈32和外部初级线圈22之间，所述第二层辅助线圈42设置在外部初级线圈22的外部。
辅助线圈是由绕在变压器上的独立线圈提供能量的，辅助线圈的存在给噪声电流的传播提供了额外的途径。辅助线圈是为了控制电路的供电设计的，尽管控制电路本身的耗电很少，但它们的存在却增大了电路对地的寄生电容，也将一部分共模噪声从动态噪声点耦合到地。把辅助线圈夹在初级线圈和次级线圈之间就能增大初级线圈和次级线圈的距离，从而它们的层间寄生电容就变小了，噪声电流就能相应减小。因此，变压器从内到外的线圈绕组依次是：内部初级线圈21(初级线圈的一半)、第一层次级线圈31、第二层次级线圈32、第一层辅助线圈41(辅助线圈的一半)、外部初级线圈22(初级线圈的另一半)和第二层辅助线圈42(辅助线圈的另一半)，图5为本实施例采用动态噪声相位平衡抑制绕制结构变压器的电源辐射图，相较于图4，很明显变压器在100MHZ至200MHZ辐射干扰就有明显改善。
进一步的，所述第一层辅助线圈41和第二层辅助线圈42的外部均设有绝缘胶带50用于隔离相邻绕组。
进一步的，所述辅助线圈为控制电路的供电线圈。
进一步的，所述内部初级线圈21和外部初级线圈22的圈数相同，第一层次级线圈31和第二层次级线圈32的圈数相同，第一层辅助线圈41和第二层辅助线圈42的圈数相同。
本实施例中，采用型号HF100W-LSM系列的反激式开关电源变压器的设计，该反激式开关电源变压器的参数为Vin＝90VAC-264VAC、Vo＝24V、Io＝4.5A、磁心PQ3520Fsw＝65KHZ。采用动态噪声相位平衡抑制的绕制结构：从内到外的线圈绕组依次是N1内部初级线圈21、N2第一层次级线圈31、N3第二层次级线圈32、N4第一层辅助线圈41、N5外部初级线圈22和N6第二层辅助线圈42，详见图6。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种抗电磁干扰的变压器结构，包括内部嵌有磁芯的骨架(10)，其特征在于，所述骨架(10)的外部绕有初级线圈、次级线圈和绝缘胶带(50)，所述初级线圈包括内部初级线圈(21)和外部初级线圈(22)，所述次级线圈包括第一层次级线圈(31)和第二层次级线圈(32)，所述内部初级线圈(21)、第一层次级线圈(31)、第二层次级线圈(32)和外部初级线圈(22)由内向外依次绕制在骨架(10)的外部，所述内部初级线圈(21)、第一层次级线圈(31)、第二层次级线圈(32)和外部初级线圈(22)的外部均设有绝缘胶带(50)。
2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰的变压器结构，其特征在于，所述骨架(10)的外部还绕有辅助线圈，所述辅助线圈包括第一层辅助线圈(41)和第二层辅助线圈(42)，所述第一层辅助线圈(41)设置在第二层次级线圈(32)和外部初级线圈(22)之间，所述第二层辅助线圈(42)设置在外部初级线圈(22)的外部。
3.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的变压器结构，其特征在于，所述第一层辅助线圈(41)和第二层辅助线圈(42)的外部均设有绝缘胶带(50)。
4.根据权利要求3所述的一种抗电磁干扰的变压器结构，其特征在于，所述辅助线圈为控制电路的供电线圈。
5.根据权利要求1～4中任一所述的一种抗电磁干扰的变压器结构，其特征在于，所述内部初级线圈(21)和外部初级线圈(22)的圈数相同，第一层次级线圈(31)和第二层次级线圈(32)的圈数相同，第一层辅助线圈(41)和第二层辅助线圈(42)的圈数相同。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112216483A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-12 | 阳光电源股份有限公司 | 一种变压器及其绕组结构 |
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2019
- 2019-03-18 CN CN201920354848.2U patent/CN209401453U/zh not_active Expired - Fee Related
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