CN213877776U - 一种低共模干扰反激电源变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种低共模干扰反激电源变压器。该低共模干扰反激电源变压器包括重叠的多张PCB板以及贯穿固定所述多张PCB板的磁芯；所述多张PCB板包括原边主绕组1、原边控制芯片供电绕组2和至少一个副边绕组，所述原边控制芯片供电绕组2位于所述原边主绕组1和所述副边绕组之间。本实用新型实施例能够解决反激式开关电源的EMC问题，适当提高共模阻抗，提高抗电磁干扰能力；此外，还能够适当降低电磁干扰的设计成本，减小产品体积，节省制造成本。

Description

一种低共模干扰反激电源变压器

技术领域

本实用新型实施例涉及磁性器件设计技术领域，尤其涉及一种低共模干扰反激电源变压器。

背景技术

反激式开关电源具有结构简单，多路输出，效率高，成本低，并具有隔离功能广泛应用于小功率开关电源领域。反激电源变压器是一种依靠励磁电感储能实现能量传递的器件，是反激式开关电源的重要组成部分，也是EMC测试中需关注的传导干扰源。

反激式开关电源的干扰源，基本存在于变压器原边和副边端口。端口电压变化趋势与变压器的同名端有关，同名端对应的电压变化方向相同。原副边的等效电容与绕组的排布方式有关，主要取决于相邻绕组间的电位差。若相邻绕组间的电位差不发生变化，则可认为原副边没有共模传导电流流过。因此可以通过优化变压器绕组匝数和布局来改善反激式开关电源的EMC。

常见的反激式开关电源的EMC问题解决方案是增加EMI滤波器，这样不仅增加设计成本，还增加了产品的体积。从变压器绕组分布着手改善反激式开关电源的EMI问题具有便于实现，节省成本的优势。

实用新型内容

本实用新型提供一种低共模干扰反激电源变压器，以提高共模阻抗，改善抗电磁干扰能力，同时降低设计成本，减小产品体积。

本实用新型实施例提供了一种低共模干扰反激电源变压器，包括重叠的多张PCB板以及贯穿固定所述多张PCB板的磁芯；

所述多张PCB板包括原边主绕组1、原边控制芯片供电绕组2和至少一个副边绕组，所述原边控制芯片供电绕组2位于所述原边主绕组1和所述副边绕组之间。

可选地，所述原边控制芯片供电绕组2和所述副边绕组的电压静点对应的同名端布置在同一侧。

可选地，所述多张PCB板至少包括第一PCB板和第二PCB板；

所述第一PCB板包括所述原边主绕组1，所述第二PCB板包括所述原边控制芯片供电绕组2和一所述副边绕组，所述副边绕组位于所述原边控制芯片供电绕组2背离所述第一PCB板的一侧。

可选地，所述多张PCB板还包括第三PCB板和第四PCB板，所述第一PCB 板、所述第二PCB板、所述第三PCB板和所述第四PCB板依次层叠；

所述至少一个副边绕组包括第一副边绕组3、第二副边绕组4和第三副边绕组5，所述第二PCB板包括所述原边控制芯片供电绕组2和所述第一副边绕组3；所述第三PCB板包括第二副边绕组4；所述第四PCB板包括第三副边绕组5。

可选地，所述第二副边绕组4和所述第三副边绕组5的电压静点布置在同一侧，且位于所述第一副边绕组3的电压静点相对的一侧。

可选地，所述原边主绕组1的高压端口位于远离所述磁芯的一侧。

可选地，所述原边控制芯片供电绕组2至少和相邻的所述副边绕组的导线规格一致，绕组匝数相同。

可选地，所述原边主绕组1的导线线宽分别小于所述原边控制芯片供电绕组2和所述副边绕组的导线线宽，所述原边主绕组1的匝数分别大于所述原边控制芯片供电绕组2和所述副边绕组的匝数。

可选地，所述磁芯包括两个子磁芯，所述两个子磁芯均包括磁芯中心柱以及与所述磁芯中心柱固定连接的盖帽结构，所述两个子磁芯中的所述磁芯中心柱在所述多张PCB板中对接。

可选地，所述两个子磁芯形状对称。

本实施例提供的低共模干扰反激电源变压器，通过设置包括重叠的多张 PCB板以及贯穿固定多张PCB板的磁芯，多张PCB板设置包括原边主绕组、原边控制芯片供电绕组和至少一个副边绕组，并且将原边控制芯片供电绕组设置位于原边主绕组和副边绕组之间，可以通过合理的布局绕组的分布位置，减小共模传导路径上副边绕组和原边主绕组的等效寄生电容。本实施例一定程度上解决了反激式开关电源的EMC问题，能够适当提高共模阻抗，减少原副边绕组中的共模传导电流，提高抗电磁干扰能力；此外，本实施例还能够适当降低电磁干扰的设计成本，减小产品体积，节省制造成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种低共模干扰反激电源变压器的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种低共模干扰反激电源变压器的截面示意图，参考图1，该低共模干扰反激电源变压器包括重叠的多张PCB板以及贯穿固定多张PCB板的磁芯；多张PCB板包括原边主绕组1、原边控制芯片供电绕组2和至少一个副边绕组，原边控制芯片供电绕组2位于原边主绕组1和副边绕组之间。

其中，如图1所示，该电源变压器可包括多个副边绕组，副边绕组设置在原边控制芯片供电绕组2远离原边主绕组1的一侧，并且依次排布。绕组均采用多层PCB板实现，绕组匝数的匝数越多，则PCB的层数越多。PCB板的不同层之间通过埋孔或者过孔进行电气连接。PCB板的中心镂空，磁芯通过该镂空的区域将多张PCB板贯穿并固定。可以理解，该电源变压器中的原边主绕组 1和原边控制芯片供电绕组2在通入交流电时，会使磁芯中产生交流磁通，从而使围绕在该磁芯上的副边绕组感应出电动势，生成电流。换言之，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势。磁芯中产生的电动势大小取决于绕组的匝数，副边绕组和原边绕组的匝数比决定了该副边绕组的输出电压或电流值。

本实施例中，将原边控制芯片供电绕组2设置在原边主绕组1和副边绕组之间，换言之将副边绕组远离原边主绕组1设置，可以增加副边绕组和原边主绕组1之间的间距，从而可使共模传导路径上副边绕组和原边主绕组1形成的等效寄生电容减小，增大共模阻抗，降低共模干扰，提高抗电磁干扰能力。

本实施例提供的低共模干扰反激电源变压器，通过设置包括重叠的多张 PCB板以及贯穿固定多张PCB板的磁芯，多张PCB板设置包括原边主绕组、原边控制芯片供电绕组和至少一个副边绕组，并且将原边控制芯片供电绕组设置位于原边主绕组和副边绕组之间，可以通过合理的布局绕组的分布位置，减小共模传导路径上副边绕组和原边主绕组的等效寄生电容。本实施例一定程度上解决了反激式开关电源的EMC问题，能够适当提高共模阻抗，减少原副边绕组中的共模传导电流，提高抗电磁干扰能力；此外，本实施例还能够适当降低电磁干扰的设计成本，减小产品体积，节省制造成本。

继续参考图1，本实施例中，可选将原边控制芯片供电绕组2和副边绕组的电压静点对应的同名端布置在同一侧。

如图1所示，原边控制芯片供电绕组2和相邻的副边绕组的电压静电对应的同名端(以圆点符号表示)均设置在远离磁芯的同一侧。此时，可以理解，反激式开关电源的干扰源基本存在于变压器原边和副边端口，端口电压变化趋势与变压器的同名端有关，设置原边控制芯片供电绕组2和相邻的副边绕组的同名端位于同一侧，可以保证同名端对应的电压变化方向相同，从而能够使相邻的原边控制芯片供电绕组2和相邻的副边绕组间的电位实现同步，此时，原边控制芯片供电绕组2和相邻的副边绕组不会产生共模传导电流，也即，对于副边绕组而言，其共模阻抗可进一步改善，进而提高整个开关电源变压器的抗电磁干扰能力。

继续参考图1，本实施例中，多张PCB板至少包括第一PCB板10和第二 PCB板20；第一PCB板10包括原边主绕组1，第二PCB板20包括原边控制芯片供电绕组2和一副边绕组，副边绕组位于原边控制芯片供电绕组2背离第一PCB板10的一侧。

在本实用新型的其他实施例中，可设置多个副边绕组，示例性地继续参考图1，可选多张PCB板还包括第三PCB板30和第四PCB板40，第一PCB板 10、第二PCB板20、第三PCB板30和第四PCB板40依次层叠；至少一个副边绕组包括第一副边绕组3、第二副边绕组4和第三副边绕组5，第二PCB板包括原边控制芯片供电绕组2和第一副边绕组3；第三PCB板包括第二副边绕组4；第四PCB板包括第三副边绕组5。

其中，第一PCB板10、第二PCB板20、第三PCB板30和第四PCB板 40之间可通过胶粘剂进行相互粘结固定，并且，同样利用胶粘剂，可将上述的多张PCB板按照同心圆的方式串接粘结在磁芯上。

需要说明的是，由于第三PCB板30和第四PCB板40设置位于第二PCB 板20远离第一PCB板10的一侧，即第二副边绕组4和第三副边绕组5相距圆边控制芯片供电绕组2以及原边主绕组1的距离相对较远，因而该两个副边绕组与原边绕组之间的寄生电容更小，故而该两个副边绕组的共模干扰更小，其抗电磁干扰能力更强

如图1所示，上述实施例中，可设置磁芯包括两个子磁芯110，两个子磁芯 110均包括磁芯中心柱111以及与磁芯中心柱111固定连接的盖帽结构112，两个子磁芯110中的磁芯中心柱111在多张PCB板中对接。进一步地，还可设置两个子磁芯110形状对称。

其中，磁芯的两个子磁芯110应带有气隙，以防止磁芯产生磁饱和。两个子磁芯110中的磁芯中心柱111可经打磨，可保证磁芯中心柱111高度一致，形成形状完全相同的磁芯结构，在将两个子磁芯110的磁芯中心柱111插入多张PCB板的中心镂空区时，可以获得设计的电感量的同时，实现形状的对称。

在上述实施例的基础上，还可设置原边主绕组1的高压端口位于远离磁芯的一侧。可以理解，原边绕组1的起头需要输入高压，将高压端口设置远离磁芯，可以避免高压端口与磁芯之间的短路，能够保证原边主绕组1和磁芯的相互绝缘。

考虑到该电源绕组的引脚排布问题，为了合理进行布局，在上述实施例的基础上，还可设置第二副边绕组4和第三副边绕组5的电压静点布置在同一侧，且位于第一副边绕组3的电压静点相对的一侧。此时，原边绕组和副边绕组的多个引脚分布在该平面变压器的两侧，不仅能够实现引脚的均匀排布，还能增大引脚的间距，保证引脚焊接时相互绝缘、方便焊接等问题。

此外，上述实施例中，可设置原边主绕组1的导线线宽分别小于原边控制芯片供电绕组2和副边绕组的导线线宽，原边主绕组1的匝数分别大于原边控制芯片供电绕组2和副边绕组的匝数。可以理解，变压器中原边主绕组匝数较多，电流较小，因而PCB板中布线应设置宽度较窄；控制芯片供电绕组2与副边绕组匝数较少，电流较小，因而可设置布线较宽。绕组的布线可设置铺满整个PCB板的平面，此外，副边绕组的PCB板的面积可设置覆盖原边主绕组的布线范围。

可选地，本实用新型实施例中，还可设置原边控制芯片供电绕组2至少和相邻的副边绕组例如第一副边绕组3的导线规格一致，绕组匝数相同。此时，在设置原边控制芯片供电绕组2和相邻的副边绕组的同名端位于同一侧的基础上，将控制芯片供电绕组2和第一副边绕组3的PCB布线宽度设置为一致，匝数一致，能够进一步保证变压器一次侧和二次侧电位变化大小和方向相同，从而能够保证一次侧和二次侧的相位同步，从而利用相位补偿降低传导干扰。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，包括重叠的多张PCB板以及贯穿固定所述多张PCB板的磁芯；

所述多张PCB板包括原边主绕组(1)、原边控制芯片供电绕组(2)和至少一个副边绕组，所述原边控制芯片供电绕组(2)位于所述原边主绕组(1)和所述副边绕组之间。

2.根据权利要求1所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述原边控制芯片供电绕组(2)和所述副边绕组的电压静点对应的同名端布置在同一侧。

3.根据权利要求2所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述多张PCB板至少包括第一PCB板和第二PCB板；

所述第一PCB板包括所述原边主绕组(1)，所述第二PCB板包括所述原边控制芯片供电绕组(2)和一所述副边绕组，所述副边绕组位于所述原边控制芯片供电绕组(2)背离所述第一PCB板的一侧。

4.根据权利要求3所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述多张PCB板还包括第三PCB板和第四PCB板，所述第一PCB板、所述第二PCB板、所述第三PCB板和所述第四PCB板依次层叠；

所述至少一个副边绕组包括第一副边绕组(3)、第二副边绕组(4)和第三副边绕组(5)，所述第二PCB板包括所述原边控制芯片供电绕组(2)和所述第一副边绕组(3)；所述第三PCB板包括第二副边绕组(4)；所述第四PCB板包括第三副边绕组(5)。

5.根据权利要求4所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述第二副边绕组(4)和所述第三副边绕组(5)的电压静点布置在同一侧，且位于所述第一副边绕组(3)的电压静点相对的一侧。

6.根据权利要求1所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述原边主绕组(1)的高压端口位于远离所述磁芯的一侧。

7.根据权利要求1所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述原边控制芯片供电绕组(2)至少和相邻的所述副边绕组的导线规格一致，绕组匝数相同。

8.根据权利要求1所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述原边主绕组(1)的导线线宽分别小于所述原边控制芯片供电绕组(2)和所述副边绕组的导线线宽，所述原边主绕组(1)的匝数分别大于所述原边控制芯片供电绕组(2)和所述副边绕组的匝数。

9.根据权利要求1所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述磁芯包括两个子磁芯，所述两个子磁芯均包括磁芯中心柱以及与所述磁芯中心柱固定连接的盖帽结构，所述两个子磁芯中的所述磁芯中心柱在所述多张PCB板中对接。

10.根据权利要求9所述的低共模干扰反激电源变压器，其特征在于，所述两个子磁芯形状对称。

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