TWI576868B - 變壓器 - Google Patents

Description

變壓器

本發明是關於變壓器，且特別是有關於具有均勻二次側漏感的變壓器。

在充斥著各種電子設備的現代生活中，變壓器可說是不可或缺的電子組件，其係用以調整不同之電壓，使電壓達到電器設備能夠適用的範圍。

習知應用於具有LLC諧振電路的電源轉換系統(如圖1所示)的變壓器100主要如圖2所示，其包含有繞線架(bobbin)102、初級繞組104、第一次級繞組106及第二次級繞組108，初級繞組104、第一次級繞組106及第二次級繞組108堆疊地繞設在繞線架102的繞線部。變壓器100還包含鐵芯110，鐵芯110會產生電磁感應，使得第一次級繞組106及第二次級繞組108產生輸出電壓，藉由初級繞組104與第一次級繞組106、第二次級繞組108的匝數差異，輸出電壓會不同於輸入電壓，因而達到電壓轉換之目的。

然而，在變壓器100進行電壓轉換的過程中，初級繞組104通電產生之部分磁力線沒有通過第一次級繞組106及第二次級繞組108，因此沒有在第一次級繞組106及第二次級繞組108中產生相應之電流，讓這些磁力線漏在次級外(又稱為漏磁)，漏磁對應之電感量即為漏電感。

當圖1所示的變壓器100應用在高頻操作(操作頻率概約大於 500KHz)且具有LLC諧振電路的電源轉換系統時，由於第一次級繞組106係堆疊在第二次級繞組108上，使得第一次級繞組106與第二次級繞組108與鐵芯110的距離不相同，因而使得通過第一次級繞組106及第二次級繞組108的磁通不一致，致使電源轉換系統次級側的漏電感無法均勻化，進而使得電源轉換系統的操作效率降低，輸出電壓漣波增加及輸出能量不平衡。

鑑於先前技術所述，本創作的目的在於提供一種變壓器，此變壓器應用在高頻操作的LLC電路時，其二次側仍具有均勻的漏電感。

本發明揭示內容之一技術態樣在於提供一種變壓器，包含繞線架、初級繞組、複數次級繞組及鐵芯，繞線部包含繞線部、第一接腳及第二接腳。第一接腳設在繞線部底端之一側，第二接腳設在繞線部底端且相對設置第一接腳之一側；在本創作中，變壓器包含二個第一接腳及四個第二接腳。

初級繞組繞設於繞線部，初級繞組的起點端及終點端分別固設於第一接腳，初級繞組可例如是單芯線或多股絞線。次級繞組相互纏繞使呈絞線狀並繞設於繞線部，且次級繞組是包覆在初級繞組外側地繞設於繞線部，次級繞組可例如是單芯線或多股絞線。在本創作中，次級繞組的數量可例如為兩個，此等次級繞組的起點端及終點端分別固設於第二接腳。鐵芯貫設於繞線架上。

變壓器還可以包含一隔離件，位於初級繞組及次級繞組間，並間隔初級繞組及次級繞組。隔離件可例如為膠帶，用以隔離初級繞組及次級繞組。

在本創作中，次級繞組的單芯線係呈絞線狀纏繞後在繞設在繞線架上，故當變壓器應用在高頻操作且具有LLC諧振電路的電源轉換系統中，可以均勻化電源轉換系統次級側的漏感值，進而降低輸出電壓漣波及平衡輸出能量。

100、3、3a‧‧‧變壓器

102、30‧‧‧繞線架

104、32‧‧‧初級繞組

106‧‧‧第一次級繞組

108‧‧‧第二次級繞組

300‧‧‧繞線部

302‧‧‧第一接腳

304‧‧‧第二接腳

306‧‧‧貫穿孔

32‧‧‧初級繞組

320、3400、3420、3400a、3420a‧‧‧裸銅線

322、3402、3422、3402a、3422a‧‧‧絕緣皮

340、342、340a、342a‧‧‧次級繞組

36‧‧‧鐵芯

圖1為具有LLC諧振電路的電源轉換系統

圖2為習知的變壓器的剖視圖。

圖3為本創作第一實施方式之變壓器的剖視圖。

圖4為本創作第一實施方式之繞線架、初級繞組及次級繞組的俯視圖。

圖5為本創作第一實施方式之繞線架、初級繞組及次級繞組的側視圖。

圖6為本創作第一實施方式之二次側繞組纏繞示意圖。

圖7為本創作第二實施方式之變壓器之剖視圖。

圖8為本創作第二實施方式之繞線架、初級繞組及次級繞組的側視圖。

請參考隨附圖式，本發明揭示內容之以上及額外目的、特徵及優點將透過本揭示內容之較佳實施例之以下闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。

圖3為本創作第一實施方式之變壓器的剖視圖。變壓器3包含繞線架30、初級繞組32、次級繞組340及342，以及鐵芯36。圖4為本創作之 繞線架、初級繞組及次級繞組的俯視圖。繞線架30是使用具有絕緣特性的材質製作而成，並具有繞線部300、第一接腳302及第二接腳304；繞線部300設有貫穿孔306，貫穿孔306供鐵芯36部分地插設於其中。

第一接腳302設於繞線部300底端之一側，第二接腳304設於繞線部300底端相對設置第一接腳302之一側。在本實施方式中，第一接腳302的數量以兩個作為說明範例，第二接腳304的數量以四個作為說明範例，實際實施時第一接腳302及第二接腳304的數量可以依據初級繞組32及次級繞組340及342的需求而調整。

初級繞組32為單芯線或多股絞線，其中，單芯線可以是由單一股裸銅線外包一層或三層絕緣皮所構成的導線，多股絞線是由多條同線徑裸銅線分層重疊絞接而成，再外包一層或三層絕緣皮的導線，包覆在導線外的絕緣皮可以使初級繞組32、次級繞組340及342相隔而相互干擾。在本實施方式中，初級繞組32是由單一股裸銅線320外包一層絕緣皮322所構成。初級繞組32以其中之一第一接腳302為起點，並以S形之繞線方式繞設於繞線部300後，以另一第一接腳302為終點。

次級繞組340及342為單芯線或多股絞線。在本圖3及圖4中，次級繞組340的數量以兩個為例，且分別為單芯線；也就是說，次級繞組340是由單一股裸銅線3400外包一層絕緣皮3402所構成，次級繞組342是由單一股裸銅線3420外包一層絕緣皮3422所構成。次級繞組340及342相互纏繞，使呈絞線狀。每個次級繞組340、342的起點固接在其中之一第二接腳304(如圖5所示)，並包覆在初級繞組32外側地以S形之繞線方式繞設於繞線部300，每個次級繞組340、342的終點則分別固接在其他的第二接腳304。

初級繞組32及次級繞組340及342之間可以設置有隔離件38，隔離件38可例如為膠帶，隔離件38用以隔絕初級繞組32及次級繞組340及342，藉以避免干擾。

鐵芯36貫設於繞線架30上，且鐵芯36的磁柱設於貫穿孔306中。鐵芯36可以為磁性材質製成，且可以呈E字形、ATQ型、EE型、ER型、ERI型、ECI型、RM型、EQ型、PQ型、PJ型或PM型等芯型結構。

當一電力施加在變壓器3的第一接腳302時，鐵芯36會產生電磁感應，使得次級繞組340及342分別產生輸出電壓，換言之，鐵芯36、初級繞組32及次級繞組340及342配合使變壓器3具有轉換電壓的功效。

由於次級繞組340及342呈絞線狀，使得每個次級繞組340、342與鐵芯36的距離一致，故可讓磁通均勻地通過次級繞組340及342。因此，當變壓器3應用在高頻操作且具有LLC諧振電路的電源轉換系統中，可以使得次級側具有均勻的漏電感。

配合參閱圖7及圖8，分別為本創作第二實施方式之變壓器之剖視圖及側視圖。圖7及圖8所示之變壓器3a與第一實施方式的變壓器3相似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於：每一個次級繞組340a、342a分別為多股絞線。多股絞線可以導引大電流，並適應於高頻操作時電流偏向流通於導體表面的集膚效應(skin effect)。次級繞組340a是由多條同線徑裸銅線3400a分層重疊絞接而成，再外包一層絕緣皮3402a所構成，次級繞組342a是由多條同線徑裸銅線3420a分層重疊絞接而成，再外包一層絕緣皮3422a所構成。實際實施時，次級繞組340a、342a也可以是由多條同線徑裸銅線3400a、3420a分層重疊絞接而成，再外包一層絕 緣皮3402a、3422a所構成。

每個次級繞組340a、342a的起點固接在其中之一第二接腳304，並包覆在初級繞組32外側地以S形之繞線方式繞設於繞線部300，每個次級繞組340a及342a的終點則分別固接在其他的第二接腳304。要特別說明的是，每個次級繞組340a、342a的多個裸銅線是分別固接在相同的第二接腳304上，如圖7所示。由於每個次級繞組340a、342a內的裸銅線3400a、3420a都可以導通電流，故可提高次級繞組340a、342a導通的電流量，同時可以降低高頻操作下電流通過裸銅線3400a、3420a時產生的電阻，進而降低高頻電流損耗。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。

3‧‧‧變壓器

30‧‧‧繞線架

300‧‧‧繞線部

302‧‧‧第一接腳

304‧‧‧第二接腳

306‧‧‧貫穿孔

32‧‧‧初級繞組

340、342‧‧‧次級繞組

320、3400、3420‧‧‧裸銅線

322、3402、3422‧‧‧絕緣皮

36‧‧‧鐵芯

38‧‧‧隔離件

Claims (7)

1. 一種變壓器，包含：一繞線架，包含一繞線部；一初級繞組，繞設於該繞線部；一鐵芯，貫設該繞線架；以及複數次級繞組，該等次級繞組相互纏繞使呈絞線狀並繞設於該繞線部，且各該次級繞組與該鐵芯的距離一致。
2. 如請求項1所述之變壓器，其中該繞線架更包含複數第一接腳及複數第二接腳，該等第一接腳設在該繞線部底端之一側，該等第二接腳設在該繞線部底端且相對設置該等第一接腳之一側，該初級繞組的起點端及終點端分別固設在該等第一接腳，該等次級繞組的起點端及終點端分別固設於該等第二接腳。
3. 如請求項1或2所述之變壓器，其中次級繞組包覆該初級繞組地繞設於該繞線部。
4. 如請求項3所述之變壓器，更包含一隔離件，位於該初級繞組及該次級繞組間，並間隔該初級繞組及該次級繞組。
5. 如請求項1所述之變壓器，其中該初級繞組為單芯線或多股絞線。
6. 如請求項1所述之變壓器，其中該等次級繞組分別為多芯線或多股絞線。
7. 如請求項1所述之變壓器，其中鐵芯呈E字形、ATQ型、EE型、ER型、ERI型、ECI型、RM型、EQ型、PQ型、PJ型或PM型。