CN209729708U - 三明治绕法变压器及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三明治绕法变压器，包括骨架、磁芯和线包，磁芯安装于骨架，骨架上绕制有第一初级绕组，第一初级绕组外部覆盖有第一绝缘胶带，第一绝缘胶带外部绕制有线屏蔽绕组和辅助绕组，线屏蔽绕组和辅助绕组同层设置，线屏蔽绕组和辅助绕组外部覆盖有第二绝缘胶带，第二绝缘胶带外部绕制有次级绕组，次级绕组外部覆盖有第三绝缘胶带，第三绝缘胶带外部绕制有第二初级绕组，第一初级绕组绕第一方向绕制，辅助绕组、屏蔽绕组、次级绕组以及第二初级绕组均沿第二方向绕制，第一方向和第二方向相反。本实用新型取消了铜箔屏蔽，辅助绕组与线屏蔽绕组同层设置，改善了三明治绕法变压器性能的同时提高了三明治绕法变压器的生产效率。

Description

三明治绕法变压器及开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种三明治绕法变压器及开关电源。

背景技术

开关电源中的变压器绕制方法通常分为普通分层绕法和三明治绕法。对于一般的单输出电源，变压器分为3个绕组，初级绕组Np，次级绕组Ns，辅助绕组Nb；普通分层绕法绕制的顺序是：Np-Ns-Nb(或Np-Nb-Ns)；三明治绕法绕制的顺序为两种：初级夹次级和次级夹初级，在实际使用中以初级夹次级为主要方法，通常顺序为Np/2，Ns，Np/2，Nb。三明治绕法变压器绕组相比普通分层绕法变压器，提高了效率降低了变压器温度，增加了变压器初次级的有效耦合面积，极大的减少变压器的漏感，减小RCD(剩余电流装置)吸收回路损耗，降低了器件温度。三明治绕法变压器有许多优点，但由于初级分为两个绕组，初次级间耦合电容增加了，提供更多的共模干扰路径。三明治绕法变压器通常采用了铜箔屏蔽对辐射干扰和传导干扰进行抑制，而箔屏蔽必须采用人工生产，同时需要铁氟龙套管在绕组的起线脚挂脚前和收线脚挂脚前套在绕线上，此过程生产难度大、必须使用人工操作才能完成，生产效率低，且铁氟龙套管的生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种三明治绕法变压器，旨在解决现有技术中三明治绕法变压器辐射干扰传导干扰难以简单有效抑制和生产效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的三明治绕法变压器，包括骨架、磁芯和线包，所述磁芯安装于骨架，所述线包绕制于磁芯外部，所述线包包括第一初级绕组、第二初级绕组、线屏蔽绕组、辅助绕组以及次级绕组，所述骨架上绕制有第一初级绕组，所述第一初级绕组外部覆盖有第一绝缘胶带，所述第一绝缘胶带外部绕制有线屏蔽绕组和辅助绕组，所述线屏蔽绕组和所述辅助绕组同层设置，所述线屏蔽绕组和所述辅助绕组外部覆盖有第二绝缘胶带，所述第二绝缘胶带外部绕制有次级绕组，所述次级绕组外部覆盖有第三绝缘胶带，所述第三绝缘胶带外部绕制有第二初级绕组，所述第二初级绕组外部覆盖有第四绝缘胶带，所述第一初级绕组绕第一方向绕制，所述辅助绕组、所述屏蔽绕组、所述次级绕组以及所述第二初级绕组均沿第二方向绕制，所述第一方向和所述第二方向相反。

优选地，所述骨架包括初级侧和次级侧，所述初级侧外部覆盖有隔离胶带，所述初级侧设置有第一接脚、第二接脚、第三接脚、第四接脚和第五接脚，所述次级侧设置有延伸块，所述延伸块自所述次级侧沿远离所述初级侧的方向延伸，所述延伸块设置有第六接脚和第七接脚。

优选地，所述第六接脚的焊点与所述线包的爬电距离、所述第七接脚的焊点与所述线包的爬电距离均为6.5mm-6.7mm。

优选地，所述第一初级绕组的起始端与所述第三接脚连接，所述第三接脚为所述第一初级绕组的抽头脚，所述第一初级绕组的结束端与所述第四接脚连接，所述第四接脚与电源的漏极连接，所述第二初级绕组的起始端与所述第三接脚连接，所述第二初级绕组的结束端与所述第一接脚连接，所述第一接脚与所述初级侧正极相连。

优选地，所述辅助绕组的起始端与所述第五接脚连接，所述第五接脚与电源正极相连，所述辅助绕组的结束端与所述第二接脚连接，所述第二接脚与所述初级侧地相连，所述线屏蔽绕组的起始端与所述第二接脚连接，所述线屏蔽绕组的结束端浮空。

优选地，所述次级绕组的起始端与所述第七接脚连接，所述第七接脚与所述次级侧正极相连，所述次级绕组的结束端与所述第六接脚连接，所述第六接脚与所述次级侧地相连。

优选地，所述第一初级绕组、所述第二初级绕组、所述线屏蔽绕组以及所述辅助绕组的线径相同。

优选地，所述三明治绕法变压器还包括磁芯屏蔽线，所述磁芯屏蔽线的起始端与第二接脚连接，所述磁芯屏蔽线的结束端镀锡并与所述磁芯连接。

优选地，所述第一绝缘胶带、所述第二绝缘胶带、所述第四绝缘胶带均为两层，所述第三绝缘胶带为三层。

本实用新型还提供一种开关电源，所述开关电源包括如上所述的三明治绕法变压器。

本实用新型的技术方案中，三明治绕法变压器通过限制各绕组的绕制方向来减小寄生电容并优化共模干扰电路路径；通过辅助绕组与线屏蔽绕组同层设置，减少三明治绕法变压器的绕制层数从而减少层间电容，辅助绕组还能起到等效屏蔽作用，减小了共模干扰电流和差模电容电流，极大优化和改善了EMI(电磁干扰)，减小三明治绕法变压器漏感和耦合不充分引起的输出电压波动，提高了调整率。采用可自动化机绕制的线屏蔽绕组，代替了现有技术中只能人工绕制的铜箔屏蔽，提高了生产效率的同时减小了生产成本。本实施例的三明治绕法变压器取消了铜箔屏蔽，且辅助绕组与线屏蔽绕组同层设置，改善了三明治绕法变压器性能的同时提高了三明治绕法变压器的生产效率。本实用新型的三明治绕法变压器取消了铜箔屏蔽，且辅助绕组与线屏蔽绕组同层设置，改善了三明治绕法变压器性能的同时提高了三明治绕法变压器的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例三明治绕法变压器的示意图；

图2为本实用新型一实施例三明治绕法变压器的原理示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种三明治绕法变压器及开关电源。

如图2所示，N1为第一初级绕组21，N2为辅助绕组24，E1为线屏蔽绕组23，N4为第二初级绕组22，NC表示浮空，N3为次级绕组25。

如图1和图2所示，在本实用新型一实施例中，三明治绕法变压器包括骨架100、磁芯(图未示)和线包200，磁芯安装于骨架100，线包200包括第一初级绕组21、第二初级绕组22、线屏蔽绕组23、辅助绕组24以及次级绕组25，骨架100上绕制有第一初级绕组21，第一初级绕组21外部覆盖有第一绝缘胶带300，第一绝缘胶带300外部绕制有线屏蔽绕组23和辅助绕组24，线屏蔽绕组23和辅助绕组24同层设置，线屏蔽绕组23和辅助绕组24外部覆盖有第二绝缘胶带400，第二绝缘胶带400外部绕制有次级绕组25，次级绕组25外部覆盖有第三绝缘胶带500，第三绝缘胶带500外部绕制有第二初级绕组22，第二初级绕组22外部覆盖有第四绝缘胶带600，第一初级绕组21绕第一方向绕制，辅助绕组24、线屏蔽绕组23、次级绕组25以及第二初级绕组22均沿第二方向绕制，第一方向和第二方向相反。本实施例的第一初级绕组21正绕，辅助绕组24、线屏蔽绕组23、次级绕组25以及第二初级绕组22反绕。

本实施例的三明治绕法变压器通过限制第一初级绕组21、辅助绕组24、线屏蔽绕组23、次级绕组25以及第二初级绕组22的绕制方向来减小寄生电容并优化共模干扰电路路径。通过辅助绕组24与线屏蔽绕组23同层设置，减少三明治绕法变压器的绕制层数从而减少层间电容，辅助绕组24还能起到等效屏蔽作用，减小了共模干扰电流和差模电容电流，极大优化和改善了EMI(电磁干扰)，减小三明治绕法变压器漏感和耦合不充分引起的输出电压波动，提高了调整率。采用可自动化机绕制的线屏蔽绕组23，代替了现有技术中只能人工绕制的铜箔屏蔽，提高了生产效率的同时减小了生产成本。本实施例的三明治绕法变压器取消了铜箔屏蔽，且辅助绕组24与线屏蔽绕组23同层设置，改善了三明治绕法变压器性能的同时提高了三明治绕法变压器的生产效率。

如图2所示，骨架100包括初级侧10和次级侧20，初级侧10外部覆盖有隔离胶带(图未示)，初级侧10设置有第一接脚1、第二接脚2、第三接脚3、第四接脚4和第五接脚5，次级侧20设置有延伸块(图未示)，延伸块自次级侧20沿远离初级侧10的方向延伸，延伸块设置有第六接脚6和第七接脚7。在一实施例中，通过在初级侧10覆盖“L”型隔离胶带达到绝缘效果，取消了现有技术中第一初级绕组21，辅助绕组24，线屏蔽绕组23以及第二初级绕组22的进出接脚处的铁氟龙套管。在另一实施例中，辅助绕组24和线屏蔽绕组23同层绕制完第二绝缘胶带400后，在初级侧10将第二绝缘胶带400反折覆盖第一接脚1、第二接脚2、第三接脚3、第四接脚4和第五接脚5，达到隔离胶带的效果。初级侧10的隔离胶带取代铁氟龙套管，不仅能通过自动化机绕隔离胶带来提高三明治绕法变压器的生产效率，且减小了生产成本。

通过在次级侧20设置延伸块，从而增加了第六接脚6与线包200之间的爬电距离以及第七接脚7与线包200之间的爬电距离，取消了次级绕组25进出接脚处的铁氟龙套管。具体地，第六接脚6的焊点与线包200的爬电距离、第七接脚7的焊点与线包200的爬电距离均为6.5mm-6.7mm。本实施例通过控制次级侧20的延伸块宽度将第六接脚6与线包200之间的爬电距离以及第七接脚7与线包200之间的爬电距离控制在6.5mm-6.7mm，满足最严格的高海拔安规距离要求。

本实施例三明治绕法变压器中，第一初级绕组21的起始端与第三接脚3连接，第三接脚3为第一初级绕组21的抽头脚，第一初级绕组21的结束端与第四接脚4连接，第四接脚4与电源的漏极连接，本实施例的电源漏极为MOSFET(金氧半场效晶体管)或内置MOSFET的电源IC漏极，第二初级绕组22的起始端与第三接脚3连接，第二初级绕组22的结束端与第一接脚1连接，第一接脚1与初级侧10正极相连。辅助绕组24的起始端与第五接脚5连接，第五接脚5与电源正极相连，本实施例的第五接脚5与外部供电电源的正极相连。辅助绕组24的结束端与第二接脚2连接，第二接脚2与初级侧10地相连，线屏蔽绕组23的起始端与第二接脚2连接，线屏蔽绕组23的结束端浮空。次级绕组25的起始端与第七接脚7连接，第七接脚7与次级侧20正极相连，次级绕组25的结束端与第六接脚6连接，第六接脚6与次级侧20地相连。本实施例的第一初级绕组21、第二初级绕组22、线屏蔽绕组23以及辅助绕组24的线径相同。

在一实施例中，第一初级绕组21由直径为0.25mm的一根漆包线绕制59圈构成；辅助绕组24由直径为0.25mm的一根漆包线绕制11圈构成；线屏蔽绕组23由直径0.25mm的一根漆包线绕制11圈构成。辅助绕组24和线屏蔽绕组23同层绕制，先绕制辅助绕组24，绕完辅助绕组24后再绕制线屏蔽绕组23，次级绕组25由直径为0.65mm的一根三层绝缘线绕制9圈构成；第二初级绕组22由直径为0.25mm的一根漆包线绕制24圈构成；通过变压器各绕组进出脚的设计优化，使得各绕组进出脚不产生交叉，第一初级绕组21、第二初级绕组22、线屏蔽绕组23以及辅助绕组24的线径相同能采用同一个自动化绕线机，减少了三明治绕法变压器绕制过程中的自动化绕线机数量，大幅降低了生产成本，且极大的提高了生产效率。

本实施例中，三明治绕法变压器还包括磁芯屏蔽线(图未示)，磁芯屏蔽线的起始端与第二接脚2连接，磁芯屏蔽线的结束端镀锡并与磁芯连接。本实施例的第二接脚接地，磁芯屏蔽线一端连接磁芯，另一端接地，能防止电磁干扰，阻止三明治绕法变压器对其他元件进行干扰。本实施例中，第一绝缘胶带300、第二绝缘胶带400、第四绝缘胶带600均为两层，第三绝缘胶带500为三层。第一绝缘胶带300、第二绝缘胶带400、第四绝缘胶带600均为两层能保证绝缘的同时不增大寄生电容，而第二初级绕组22与次级绕组25之间设置三层绝缘胶带为调整寄生电容，改善和优化EMI。

本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源包括上述的三明治绕法变压器，该三明治绕法变压器的具体结构参照上述实施例，由于开关电源采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。为提高开关电源性能，对于12V输出的开关电源，三明治绕法变压器的匝比为7-9.2，对于5V输出的开关电源，三明治绕法变压器的匝比可在12-16。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种三明治绕法变压器，包括骨架、磁芯和线包，所述磁芯安装于骨架，所述线包绕制于磁芯外部，其特征在于，所述线包包括第一初级绕组、第二初级绕组、线屏蔽绕组、辅助绕组以及次级绕组，所述骨架上绕制有所述第一初级绕组，所述第一初级绕组外部覆盖有第一绝缘胶带，所述第一绝缘胶带外部绕制有所述线屏蔽绕组和所述辅助绕组，所述线屏蔽绕组和所述辅助绕组同层设置，所述线屏蔽绕组和所述辅助绕组外部覆盖有第二绝缘胶带，所述第二绝缘胶带外部绕制有所述次级绕组，所述次级绕组外部覆盖有第三绝缘胶带，所述第三绝缘胶带外部绕制有所述第二初级绕组，所述第二初级绕组外部覆盖有第四绝缘胶带，所述第一初级绕组绕第一方向绕制，所述辅助绕组、所述屏蔽绕组、所述次级绕组以及所述第二初级绕组均沿第二方向绕制，所述第一方向和所述第二方向相反。

2.如权利要求1所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述骨架包括初级侧和次级侧，所述初级侧外部覆盖有隔离胶带，所述初级侧设置有第一接脚、第二接脚、第三接脚、第四接脚和第五接脚，所述次级侧设置有延伸块，所述延伸块自所述次级侧沿远离所述初级侧的方向延伸，所述延伸块设置有第六接脚和第七接脚。

3.如权利要求2所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述第六接脚的焊点与所述线包的爬电距离、所述第七接脚的焊点与所述线包的爬电距离均为6.5mm-6.7mm。

4.如权利要求2所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述第一初级绕组的起始端与所述第三接脚连接，所述第三接脚为所述第一初级绕组的抽头脚，所述第一初级绕组的结束端与所述第四接脚连接，所述第四接脚与电源的漏极连接，所述第二初级绕组的起始端与所述第三接脚连接，所述第二初级绕组的结束端与所述第一接脚连接，所述第一接脚与所述初级侧正极相连。

5.如权利要求4所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述辅助绕组的起始端与所述第五接脚连接，所述第五接脚与电源正极相连，所述辅助绕组的结束端与所述第二接脚连接，所述第二接脚与所述初级侧地相连，所述线屏蔽绕组的起始端与所述第二接脚连接，所述线屏蔽绕组的结束端浮空。

6.如权利要求5所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述次级绕组的起始端与所述第七接脚连接，所述第七接脚与所述次级侧正极相连，所述次级绕组的结束端与所述第六接脚连接，所述第六接脚与所述次级侧地相连。

7.如权利要求1-6中任一项所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述第一初级绕组、所述第二初级绕组、所述线屏蔽绕组以及所述辅助绕组的线径相同。

8.如权利要求1-6中任一项所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述三明治绕法变压器还包括磁芯屏蔽线，所述磁芯屏蔽线的起始端与第二接脚连接，所述磁芯屏蔽线的结束端镀锡并与所述磁芯连接。

9.如权利要求1-6中任一项所述的三明治绕法变压器，其特征在于，所述第一绝缘胶带、所述第二绝缘胶带、所述第四绝缘胶带均为两层，所述第三绝缘胶带为三层。

10.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括如权利要求1-9中任一项所述的三明治绕法变压器。