具有高电压隔离的变压器的制作方法

专利名称：具有高电压隔离的变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有高电压隔离的变压器。
背景技术：
在电气变压器中，由于两个电路之间的电压差，难以将非常低电压的原方电路与 非常高电压的副方电路绝缘。某些高电压隔离变压器的另一个问题在于以可能干扰敏感电 子部件的幅度和频率产生显著的电磁波。例如，某些手持X射线荧光(XRF)光谱仪要求高 电压隔离变压器对于χ射线管的热离子阴极以大的负DC电位提供小AC信号。来自这些变 压器的电磁波能干扰由XRF光谱仪中的X射线检测器接收的χ射线信号。变压器的最优运行典型地在变压器的谐振频率处。在使用具有环形芯的变压器 的XRF分析器中，在芯的谐振频率处发射的电磁波可显著干扰χ射线检测器的运行。另外， 环形变压器的形状可导致高的电磁干扰水平(EMI)。屏蔽与电路设计常常用于减轻检测器 的电磁干扰，但用电路设计和屏蔽消除这种干扰是困难的，特别是在相对较小的手持式XRF 光谱仪中可用的小空间中。用铁磁性材料制造的环形芯可用在高电压隔离变压器中。例如，在手持式XRF光 谱仪中，变压器的原方绕组具有相对较低的电压，典型地在10伏rms AC左右。副方绕组承 载由原方绕组上的AC信号感应的交流电流。相比于原方绕组，副方绕组也具有非常大的偏 置电压，在负50000伏左右。这种偏置电压主要由高电压电源产生，该电源用于将偏置电压 施加到副方绕组。很难有效地对具有这样大的电压差的电路进行绝缘。具有环形芯的高电压隔离变压器可具有严格的设计和制造要求。为了将原方与副 方绕组的两个远远无法相比的电压隔离，厚的绝缘典型地被施加到变压器芯、导线或导线 与芯二者。使用能保持其完整性并免于破裂的绝缘，以便避免原方与副方绕组之间的电流 泄漏。如果绝缘主体在芯上，绝缘可由于芯的发热和冷却导致的热膨胀而破裂。在这些温 度波动过程中，绝缘破裂的一个原因是芯的热膨胀系数(CTE)与绝缘的CTE相比的不匹配。 产生这种匹配可能是困难的设计挑战。施加不会破裂的绝缘常常是困难的制造挑战。较厚 的绝缘在没有绝缘缺陷的情况下可能比较薄的绝缘更难制造。

发明内容
公开了具有高电压隔离的变压器电路。变压器电路包含第一电路，其被配置为以 低电压等级承载交流信号。第一电路通过巴伦芯(balim core)上的至少两个通孔形成圈， 从而作为变压器电路的原方绕组。输出电路通过巴伦芯上的至少两个通孔形成圈，从而作 为变压器电路的副方绕组。输出电路被电气耦合到高电压直流信号源，以便以第一电路与 输出电路之间的高电压隔离等级向交流信号提供直流偏置。多于一个的巴伦芯可串联使 用，以便允许电压的更为逐渐的增大。因此已经相当宽泛地概述了本发明的多个特征，使得下面对其进行的详细介绍可 更好地理解，并使对现有技术的贡献能更好地理解。本发明的其他特征将通过参照附图阅读下面对本发明的详细介绍明了或通过对本发明的实践获知。


图1示出了高电压隔离变压器，其中，变压器被分为两个芯；图2为用在变压器中的巴伦芯；图3示出了高电压隔离变压器，其中，变压器被分为至少三个芯；图4示出了具有一个巴伦芯的高电压隔离变压器；图5示出了高电压隔离变压器的中间电路上的高电压连接点；图6示出了被连接到变压器被分为两个芯的高电压隔离变压器的 Cockcroft-Walton 倍增器电路。
具体实施例方式定义巴伦变压器芯、巴伦芯或巴伦在本申请中定义为具有至少两个通孔的变压器芯， 如图2所示的一个示例性实施例中所示出的那样，一般地用200表示。巴伦具有顶面202、 底面204、侧面203。通常，顶面与底面的形状是圆形或椭圆形的，但它们也可以是正方形、 三角形、矩形或其他形状。如图2所示，这些面的圆形或椭圆形状的好处在于其允许光滑的 侧面203和较少的边，在边上，其他部件和绝缘可能被切割，或者可能发生电晕应力。图2 所示的巴伦包含两个通孔201，其从顶面202通过巴伦延伸到底面204。巴伦可包含多于两 个的通孔。巴伦的长度L通常长于通孔直径D，以便使得电气耦合经过通孔到芯的导线的更 大的距离成为可能。通常，长度L至少为通孔直径D的两倍。巴伦芯可以以“宽带多孔巴伦 芯”的名称寻找和购买。在本申请中使用的AC与DC具有其交流与直流的一般含义。EMI为电磁干扰的缩 写，并具有对电子电路正常运行的电磁干扰的其通常定义。XRF为χ射线荧光的缩写，并为χ射线从已通过用χ射线或伽马射线轰击该材料来 激励的材料的荧光或射出物。XRF光谱仪可提供用χ射线对样本进行轰击的χ射线源，并具 有用于对由样本荧光发射出的χ射线的量和能量进行定量的检测器。XRF光谱仪可用于分 析材料是由什么元素构成的。FEP 为氟化乙丙烯(fluorinated ethylene propylene)的缩写。FEP 为一种具有 高介电强度的绝缘材料。介绍现在将参照图中所示的示例性实施例，这里将使用具体的措辞对之进行介绍。然 而，将会明了，不对本发明的范围进行限制。本领域技术人员在本公开的启示下想到的对这 里所示出的本发明的特征的变更和进一步的修改，以及这里所示出的本发明的原理的附加 应用，也被认为在本发明的范围内。对敏感电磁部件有较小干扰的高电压隔离变压器相对较为容易制造，并且是可靠 的。这可通过使用分为多个变压器芯的变压器实现，减小高电压绝缘问题。多个芯的使用 也减小各个芯上的DC压力，并减小了各个芯上的所需要的绝缘量。具有较薄绝缘的变压器 芯较为容易制造。进一步的改进使用作为变压器芯的巴伦芯或多个巴伦芯来实现。巴伦芯
6与环形芯相比具有宽得多的带宽，且因此以在X射线检测器电子电路的敏感范围外的足够 高的频率受到驱动。使用巴伦芯代替环形形状或许多其他芯形状带来可靠且易于制造的设 计以及较小的EMI。巴伦芯所发射的EMI也容易屏蔽，因为此EMI与由环形芯发射的EMI相 比更有定向性。多个变压器设计中的变压器的目的可以为从一个电路向另一个电路传送 AC信号。高电压发生器可用于产生电路之间的大的偏置电压。高电压发生器，例如 Cockcroft-Walton倍增器，可在紧凑的空间中由低电压产生高电压。某些高电压发生 器，例如Cockcroft-Walton倍增器，可提供阶梯的电压上升。这种高电压发生器以外的 电路可连接在这些不同的电压阶梯的各个上，提供增大的电压的一系列高电压接入点。 Cockcroft-Walton倍增器在手持式电池运行XRF光谱仪中特别有价值，因为这种设备的有 限的空间和有限的可用电力。例如，如果偏置电压上升在两个变压器上发生，总电压上升的仅仅一半发生在各 个变压器上，因此，各个变压器上需要的绝缘厚度显著小于一个变压器需要的。各个变压器 的电压上升可通过使用Cockcroft-Walton倍增器来产生。第一变压器的原方绕组，称为第 一电路，承载低电压AC信号。第一变压器的副方绕组，称为中间电路，也为第二变压器的原 方绕组。这种中间电路附着到高电压发生器上的中间等级电压点。第二变压器的副方绕组， 称为输出电路，连接到高电压发生器上的最高电压点。输出电路向负载提供高偏置电压上 的AC信号。高DC偏置可以为大的副偏置或大的正偏置。一般地，变压器的中间绕组限制 在一匝，HV绝缘的大部分提供在这些绕组上。例如，中间绕组可用具有在直径上近似0. 1” 的厚FEP绝缘的导线制造，其能够对大于30kV进行绝缘。例如，在手持式XPF光谱仪中，第一电路承载10伏rms左右的AC信号。AC信号在 中间电路中感应出来，到高电压发生器的连接使得DC偏置以负的25，000伏DC左右保持在 第一电路和中间电路之间。AC信号于是在输出电路中感应。到高电压发生器的分立连接使 得，对于第一电路与输出电路之间在负的50，000伏DC左右的总偏置，中间电路与输出电路 之间在负的25，000伏左右的偏置将被保持。采用两个变压器芯，各个变压器上的电压上升仅仅为25，000伏，允许使用额定为 30，000伏的绝缘。具有两个芯允许使用具有额定30，000伏的绝缘的导线，同时，获得第一 电路与输出电路之间50，000伏的隔离，并使得小的AC信号——例如上面的实例中使用的 10伏rms信号——被施加到高偏置的信号。原方、副方、中间或输出绕组的数量可改变，如 果希望较低或较高的AC信号的话。在XRF光谱仪中，热离子阴极通常相对于阳极以非常大的负DC电位运行。例如， 阳极可近似地电压，阴极可为大约负50，000伏。这种大的负电位导致从阴极到阳极的电子 加速。小的AC信号，典型地小于10伏ACrms，也能被施加到阴极。AC信号用于加热阴极， 以便得到改进的电子发射。更多的变压器可串联使用，使得各级上的电压的更为逐渐的增大或在各级电压的 同样增大的情况下较高整体电压上升成为可能，同时，保持原始AC信号。不同的高电压发 生器接入点——各个相继的接入点在电压上高于前一个——用于连接到各个中间电路以 及输出电路。各个中间电路是前一个变压器的副方绕组和后一个变压器的原方绕组。第一 个中间电路连接到最低高电压发生器接入点。下一个中间电路连接到较高的高电压发生器接入点。各个相继的中间电路连接到具有与前一中间电路相比较大电压的高电压发生器接 入点，直到在末尾处，输出电路连接到最高高电压发生器接入点。高电压隔离应用中的一系 列变压器可提供有利的空间节省。高电压发生器典型地相对较长。变压器链也通常相对较 长，并能便利地通过设备中邻近高电压发生器的空间延伸。变压器芯是用于在变压器的副方绕组中感应交流的装置。芯协助变压器中电气 信号从原方绕组到副方绕组的高效传送。许多芯形状是可用的并且是现有技术中公知，例 如罐形、平面形、经济的平坦设计(EFD)、ER、EP、环形、杆形、C、U、E以及F形芯。在本发明 一实施例中，两个巴伦芯而不是环形或其他形状的芯被用作变压器芯。巴伦芯在美国专利 7，319，435中介绍，其并入此处作为参考。巴伦芯可具有与环形芯相比较高的谐振频率，允许使用较高的驱动频率，并因此 允许使用较小的巴伦芯。在某些XRF分析器中，环形变压器典型地在其谐振频率处运行，在 大约IOOkHz左右。在实验性XRF分析器中，巴伦芯变压器在其谐振频率处运行，谐振频率 可在IMHz左右或更高。当前，具有巴伦芯的实验性XRF分析器运行在2. 5MHz。巴伦芯的谐 振频率越高，能导致明显越小的XRF检测器干扰。与其它芯类型相比，具有巴伦芯的变压器能提供减小的泄漏电感和更好的耦合。 例如，因为环形芯的较低谐振频率，环形芯可产生较低频率EMI。相比于在巴伦芯的较高谐 振频率上发生的较高频率EMI，这种较低频EMI可在XRF检测器上具有更为不利的影响。巴 伦芯在高频下可具有最大带宽和较低功率损耗，允许巴伦芯变压器在以对XRF检测器有较 小不利影响的频率产生EMI的范围内运行。巴伦可用任何标准变压器芯材料制造，例如铁 粉、钢或铁氧体，取决于运行频率。也可使用其他的材料。芯材料影响性能，并应作为设计 考虑。当前，铁氧体是优选的芯材料。实际材料可被选择为适应具体应用，且对本发明不是 关键性的。图4示出了高电压隔离变压器的一个示例性实施例，一般地用400表示。电气回 路109——被称为第一电路——可承载低电压交流。第一电路穿入巴伦芯404的一个通孔 并穿出另一个通孔形成圈，并成为原方绕组。第一电路可一次或多次形成圈。AC信号在副 方绕组112中感应。副方绕组112或输出电路可向负载114承载相对较高DC偏置电压上 的AC信号。高电压隔离通常通过使用具有耐受所设计的每级电压应力的足够高的电压绝 缘的单匝副方实现。高电压发生器401可在接入点402上提供非常高的电压偏置，并能通 过连接装置403连接到输出电路112。连接器在这一以及其他实施例中能为具有合适的额 定绝缘的任何标准电气导线。导线或电路之间的连接可以为任何标准高电压电气连接。焊 接是优选的。在这一以及其他的实施例中，输出电路可以为χ射线管的阴极，或为使用高DC 偏置电压的交流的某些其他电路。上面的实施例以及后面介绍的实施例中的高电压发生器可以为 Cockcroft-Walton(Cff)倍增器。这是一种电压倍增器，其用于将交流或脉冲DC电力从低电 压等级转换为较高DC电压等级。其包含电容器和二极管的电压倍增器梯形网络，以便产生 高电压。CW倍增器在现有技术中是公知的。更为详细地介绍在下面参照图6提供。图1示出了高电压隔离变压器的一个示例性实施例，其被分为两个变压器芯，并 一般地用100表示。电气回路109——称为第一电路一一承载相对较低电压的交流，例如 10伏左右。第一电路通过第一巴伦芯107的一个通孔并穿出另一个通孔形成圈，并作为第一巴伦芯107的原方绕组。第一电路可一次或多次形成圈。AC信号在第一巴伦芯107的 副方绕组110中感应。第一巴伦芯副方绕组110作为中间电路，且为第二巴伦芯108的原 方绕组。中间电路110感应输出电路112中的AC信号，输出电路作为第二巴伦芯108的输 出电路或副方绕组。中间电路110可穿进第一巴伦芯107—次或多次形成圈，但其通常包 含高电压绝缘导线的一匝。中间电路110也可一次或多次穿过巴伦芯108形成圈。输出电 路112可一次或多次穿过第二巴伦芯108形成圈。输出电路112可连接到负载114。此负 载可以为χ射线管中的热离子阴极。X射线管可用在XRF分光光度计中。输入与输出电压 的比可通过调节第一原方匝数与最后副方匝数的比来改变。这在例如将驱动电子电路rms 电压匹配到χ射线管的丝极所需要的电压中是有用的。具有中间等级电压接入点105和高等级电压接入点106的高电压发生器101能提 供高DC电压偏置。中间等级电压接入点105可经由导线103连接到视情况可选的电路隔 离装置102。电路隔离装置102用在高电压发生器的高电压接入点106和中间电路110之间。 电路隔离装置可以为电阻器、金属氧化物变阻器或火花间隙或其他类似装置。电路隔离装 置将变压器网络中的射频信号与高电压发生器隔离。电路隔离装置也对于中间电路产生偏 置电压基准，而不产生高电压发生器与中间电路之间的电流路径。电路隔离装置102能经由导线104连接到中间电路110。然而，高电压隔离变压 器可在没有电路隔离装置102的情况下运行。电路隔离装置102在这一实施例以及下面介 绍的其他实施例中是视情况可选的。如果不使用电路隔离装置102，则导线103连接到导 线104或者导线103与104为一连续导线。在有或没有电路隔离装置102的情况下，中间 等级接入点105向中间电路110提供电压，其可以为接入点106上的电压的大约一半。高 等级电压接入点106经由导线111、电阻器R和导线113连接到输出电路112。尽管通常使 用电阻器R，电路可在没有此电阻器的情况下运行。接入点106可对于输出电路112提供非 常高的电压偏置。图3示出了高电压隔离变压器，其被分为至少三个变压器芯，并一般地用300表 示。电气回路109称为第一电路，其承载相对较低电压的交流。此第一电路穿入第一巴伦 芯107的一个通孔并穿出另一个通孔形成圈，作为第一巴伦芯107的原方绕组。第一电路 可一次或多次形成圈。AC信号在第一巴伦芯107的副方绕组110中感应。第一巴伦芯副方 绕组110为中间电路，并为第二巴伦芯309的原方绕组。中间电路110在第二中间电路302 中感应AC信号，其为第二巴伦芯309的副方绕组。第二中间电路302为第三巴伦芯310的 原方绕组，并在电路303中感应AC信号。电路303可以为输出电路，或者可为另一个中间 电路。同样的构造可以以更多的巴伦芯继续，中间电路在序列中的各对巴伦芯之间形成圈。 退出最后的巴伦芯的电路为输出电路。在决定使用多少个巴伦芯时，相邻电路之间较小电压差的可能的好处能针对较长 变压器和整体功耗的可能挑战来平衡。采用相邻电路之间较小的电压差，具有更多的巴伦 芯允许在导线上使用减少的绝缘。然而，更多巴伦芯的链需要更多的空间。另外，在各个相 继的巴伦芯上在原方与副方绕组之间存在功耗。可以针对较长的巴伦芯链和各个巴伦芯上 的功耗的可能的缺点来权衡减少的绝缘的可能的好处。一般地，仅一个中间电路连接两个巴伦芯，但可使用更多的中间电路。任何电路可一次或多次通过巴伦芯形成圈，取决于相对于第一电路109在输出电路上的AC信号的希望 的幅度。高电压发生器308，具有多个电压接入点，提供对AC信号的高DC电压偏置。贯穿 图3从左到右移动，序列中的各个连续高电压接入点比前一个接入点电压较高。典型地，任 何接入点与前一或后一接入点之间可以有大约相等的电压差。在此示例性实施例中，接入 点304为最低电压，305为下一个最高，306为再下一个最高。如果306为最后接入点，如此 实施例中所示出的那样，则其可为最高电压接入点。如果306不是最终接入点，则可能存在 接下来的较高电压接入点。最终接入点典型地为最高希望电压。如果各个巴伦芯上的电 压变化基本相等，则任何两个接入点之间的近似电压差等于最高电压接入点除以接入点总 数。或者，一个或一个以上的巴伦芯可相比于序列中的其他芯提供电压上的较大变化。所有的电压接入点，除了最后接入点以外，可用导线103连接到视情况可选的电 路隔离装置102 (上面介绍的)。电路隔离装置102可通过另一导线104连接到变压器绕 组。在图3中，如果电路303为输出电路，则311为电阻器。如果电路303为中间电路，303 为电路隔离装置，例如金属氧化物变阻器。高电压隔离变压器300使得大的DC偏置被施加到AC信号，同时，保持第一电路 109和输出电路306之间的高电压隔离。阶梯式实现此电路允许巴伦芯之间较低的偏置变 化，由此使得较薄的绝缘能被使用。较薄绝缘的使用减小了成本并减小了整个电路的尺寸。高电压绝缘变压器相对较为容易制造。巴伦芯可从多种源购买。导线可被选择为 对于原方绕组和副方绕组之间的计划电压差具有适当的绝缘额定值。在具有两个巴伦芯隔离变压器的一个示例性实施例中，中间电路可包含大多数绝 缘。由于此绝缘的厚度，这种中间电路可能仅仅绕过各个巴伦芯一次。氟化乙丙烯(FEP) 可用作中间电路的绝缘。FEP也可用作其他电路的绝缘。或者，可使用其它材料。图5示出了中间电路501上的连接点的实例，并一般地用500表示。在一实施例 中，可以在中间电路各端的两个巴伦芯之间的中间点上制造从任何中间电路503到高电压 发生器502的连接501。换句话说，优选为，距离Ll近似等于距离L2，以最大化从绝缘开口 到巴伦芯的距离。如果大部分绝缘在中间电路503上且减少量的绝缘在前一巴伦芯506的 原方绕组504上以及后一巴伦芯507的副方绕组505上，这特别重要。前一巴伦芯506的原 方绕组504上的最小绝缘的情况下，巴伦芯电压可近似于该芯的原方绕组504的电压。前 一巴伦芯507的副方绕组505上的最小绝缘的情况下，后一巴伦芯电压可近似为该芯的副 方绕组505的电压。为了避免从中间电路501的开口到巴伦芯506或507沿着绝缘表面的 电流流动，以厘米为单位的距离Ll或L2应当近似等于0. 00005乘以中间电路503和巴伦 芯之间的电压电位。例如，如果中间电路503和第一巴伦芯506之间存在25，000伏的电压 差，则连接点501和第一巴伦芯506之间的距离，距离Li，应当近似为1. 25厘米。图6示出了连接到Cockcroft-Walton倍增器的高电压隔离变压器的实例，一般地 用600表示。AC电源能向Cockcroft-Walton倍增器供给交流。电容器Cl到C12与二极管 Dl到D12以及接入点Al到A6 —起被示出。交流的幅度和频率、二极管和电容器的尺寸和 类型可按照特定设计的需要来选择，以便以高水平的电压隔离向变压器电路中的AC信号 提供希望的DC偏置。两个连续的电容器和两个连续的二极管——例如电容器Cl与C2以 及二极管Dl与D2-构成Cockcroft-Walton倍增器级。六个Cockcroft-Walton倍增器
10级在图6中示出。更多的级可被添加以便进一步增大电压。到变压器电路的连接可在任何 接入点上进行。 将会明了，上面参照的布置仅仅示出了本发明的原理的应用。在不脱离本发明的 精神和范围的情况下，可想到多个修改和替代布置。尽管图中示出了本发明并联系当前视 为本发明最实际且优选的实施例具体和详细介绍了本发明，本领域技术人员将会明了，在 不脱离以上所述本发明的原理和构思的情况下，可作出多种修改。
权利要求
一种具有高电压隔离的变压器电路，其包含A)第一电路，其被配置为承载低电压的交流信号；b)巴伦芯，其具有穿过巴伦芯的至少两个通孔；c)第一电路，其至少一次地穿过巴伦芯的至少两个通孔形成圈，其中，第一电路作为变压器电路的原方绕组；d)输出电路，其至少一次穿过巴伦芯的所述至少两个通孔形成圈，其中，输出电路作为变压器电路的副方绕组，输出电路电气耦合到高电压直流信号源，以便以第一电路和输出电路之间的高等级电压隔离向交流信号提供直流偏置。
2.根据权利要求1的具有高电压隔离的变压器电路，其中，高电压直流信号源为高电 压发生器，其被配置为提供连接到输出电路的高电压直流信号。
3.根据权利要求2的具有高电压隔离的变压器电路，其中，高电压发生器为 Cockcroft-Walton 倍增器。
4.根据权利要求1的具有高电压隔离的变压器电路，其还包含绝缘，绝缘被配置为基 本覆盖第一电路与输出电路中的至少一个，其中，绝缘为氟化乙丙烯。
5.根据权利要求1的具有高电压隔离的变压器电路，该变压器电路还包含χ射线管的 热离子阴极，其可操作地电气耦合到输出电路，以便作为输出电路上的负载。
6.根据权利要求5的具有高电压隔离的变压器电路，其中，χ射线管用在χ射线荧光分 析器中。
7.一种具有高电压隔离的变压器电路，其包含a)第一电路，可操作地承载低电压的交流信号；b)第一巴伦芯，具有通过芯的至少两个通孔；c)第一电路，其通过第一巴伦芯上的所述至少两个通孔至少一次地形成圈，作为第一 变压器的原方绕组；d)中间电路，其通过第一巴伦芯上的所述至少两个通孔至少一次地形成圈，作为第一 变压器的副方绕组，其中，中间电路被耦合到直流信号源上的中间等级；e)第二巴伦芯，其具有经过芯的至少两个通孔；f)中间电路，其经过第二巴伦芯上的所述至少两个通孔至少一次地形成圈，作为第二 变压器的原方绕组；g)输出电路，其经过第二巴伦芯上的所述至少两个通孔至少一次地形成圈，作为第二 变压器的副方绕组，其中，输出电路耦合到高电压直流信号源，以第一电路与输出电路之间 的高等级电压隔离向交流信号提供直流偏置。
8.根据权利要求7的具有高电压隔离的变压器电路，其中，直流信号源为 Cockcroft-Walton倍增器，其被配置为向中间电路提供中间等级直流信号并向输出电路提 供高电压直流信号。
9.根据权利要求8的具有高电压隔离的变压器电路，其中，Cockcroft-Walton倍增器 中间等级电压直流信号通过电路隔离装置连接到中间电路。
10.根据权利要求9的具有高电压隔离的变压器电路，其中，电路隔离装置为金属氧化 物变阻器。
11.根据权利要求7的具有高电压隔离的变压器电路，其还包含绝缘，绝缘被配置为基本覆盖第一电路、中间电路、输出电路中的至少一个，其中，绝缘用氟化乙丙烯构成。
12.根据权利要求7的具有高电压隔离的变压器电路，其还包含耦合到输出电路的χ射 线管的热离子阴极，用作输出电路上的负载。
13.根据权利要求12的具有高电压隔离的变压器电路，其中，χ射线管用在χ射线荧光 分析器中。
14.一种具有高电压隔离的变压器电路，其包含a)至少三个巴伦芯的序列，其中，存在第一巴伦芯、至少一个中间巴伦芯、最后巴伦芯， 其中，各个巴伦芯包含穿过各个芯的至少两个通孔；b)电路序列，其中，存在第一电路、至少两个中间电路、输出电路，电路的总数等于巴伦 芯的总数加一；c)第一电路，可操作地承载低电压的交流信号，第一电路至少一次经过第一巴伦芯的 所述至少两个通孔形成圈，作为第一变压器的原方绕组；d)第一中间电路，其经过第一巴伦芯的所述至少两个通孔形成圈，作为第一变压器的 副方绕组，并至少一次地经过第二巴伦芯的所述至少两个通孔形成圈，作为第二变压器的 原方绕组；e)其中，各个中间巴伦芯通过中间电路被连接到下一个巴伦芯，该中间电路至少一次 地通过各个中间巴伦芯中的所述至少两个通孔形成圈；f)其中，最后的巴伦芯通过中间电路连接到前一个中间巴伦芯，该中间电路在最后以 及中间巴伦芯中至少一次地通过至少两个通孔的每一个形成圈；g)其中，输出电路至少一次地经过最后巴伦芯的所述至少两个通孔形成圈；h)用于提供电路的一系列高电压接入点的装置；其中1.高电压接入点的数量等于中间电路的数量加一；2.最高高电压接入点具有高于任何其他高电压接入点的电压；3.第一高电压接入点具有近似等于最高高电压接入点电压除以高电压接入点数量的 电压；4.各个相继高电压接入点上的电压大于前一高电压接入点上的电压；以及i)第一中间电路连接到第一高电压接入点，各个后一中间电路连接到下一个对应的高 电压接入点，使得存在各个相继中间电路上的电压增大，最高高电压接入点连接到输出电 路，以便以第一电路与输出电路之间的高等级电压隔离向输出电路上的交流信号提供直流偏置。
15.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其中，各个高电压接入点与后 一高电压接入点之间的电压差近似等于最高高电压接入点电压的电压除以高电压接入点数量。
16.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其中a)用于提供高电压接入点序列的装置为Cockcroft-Walton倍增器；且b)各个中间电路通过电路隔离装置连接到Cockcroft-Walton倍增器。
17.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其中，电路隔离装置为金属氧 化物变阻器。
18.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其还包含绝缘，绝缘被配置为基本覆盖第一电路、所述至少一个中间电路、输出电路中的至少一个，其中，绝缘用氟化乙 丙烯构成。
19.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其中，输出电路上的负载为χ射 线管的热离子阴极。
20.根据权利要求14的具有高电压隔离的变压器电路，其中，χ射线管用在χ射线荧光 光谱仪中。
全文摘要
高电压隔离变压器使用巴伦芯，用于从第一电路向输出电路传送交流信号，高电压发生器，例如Cockcroft-Walton倍增器，以第一电路与输出电路之间的高水平电压隔离施加高直流电压偏置。可使用多个巴伦芯变压器，以便减小各个个体变压器之间的电压上升。
文档编号H01F30/16GK101902133SQ20091025121
公开日2010年12月1日 申请日期2009年12月3日 优先权日2008年12月4日
发明者D·J·卡鲁索, M·T·丁斯莫尔 申请人:莫克斯泰克公司