一种电感、一种变压器及应用所述电感和/或变压器的开关电源的制作方法与工艺

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种应用于开关电源的新型散热结构电感、一种变压器及应用所述电感和/或或变压器的开关电源。

背景技术：
电感和变压器是一种在开关电源领域使用非常广泛的模拟器件。然而，随着开关电源应用领域的不断拓展以及开关电源技术的不断发展，对电感和变压器的工作电流及功率要求也大幅增加。这样，随着电感和变压器工作电流及功率的增加，电感和变压器本体的温度也随之增高，设置于电感和变压器周围的组件或基板的温度也随之上升。这样，电感和变压器的散热问题便成为亟待解决的问题。目前，电感和变压器的散热方式主要有液体冷却散热和风冷散热。在开关电源领域，电感和变压器的散热方式主要是风冷散热。如图1所示，为传统电感绕组的剖面图；图1中101为磁芯，102为气隙。如图11为传统变压器绕组的剖面图；图11中1101为绝缘层，1102为副边绕组，1103为原边绕组，1104为磁芯。传统电感或变压器绕组为:绕线方向为平行磁芯轴向，由内向外，一层一层的绕制，由于内层被外层包住。这样，即使在风冷散热的条件下，绕组内层热量也很难散发出去。然而，现有解决传统电感或变压器的散热问题，大多还是减少流过导线的电流密度，但是，受磁芯窗口面积的限制，减少电流密度受到限制，为此不得不选择更大的磁芯。但是，受整个开关电源的空间限制，无法再增加磁芯的体积；最后可采用的散热方法主要有以下两种：第一，在内层添加散热管，将内层的热通过散热管散发出去；第二，在磁芯外层加上一层导热材料做成的导热层，导热层与散热片紧密相连，这样绕组内层的热通过散热片散去。如图2所示，为现有传统电感借助外围组件散热的结构示意图；其中，201为电感绕组，202为磁芯，203为导热层，204为散热片。传统变压器借助外围组件散热的结构示意图,如图2所示，只是在中柱上另添加一个绕组;在现有技术借助外围组件进行电感或变压器散热的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：传统电感或变压器的散热通常采用的风冷散热方式，不能从根本上将电感或变压器绕组内层的热量散发出来，散热效果较差；而采用借助外围组件散热的传统电感或变压器，则不但需要增加系统的复杂度，同时也增加了系统的成本。

技术实现要素：
本发明实施例提供了一种电感、一种变压器及应用所述电感和/或变压器的开关电源。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：一种电感，所述电感包括：一个电感绕组，一副磁芯和一个与所述磁芯相对应的骨架；其中，所述电感绕组包括至少两个部分；其中，所述电感绕组各个部分之间预设气隙;各个电感绕组部分预设线圈匝数；所述电感绕组各个部分沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上，按照每个电感绕组部分的预设线圈匝数，依次绕制；所述电感绕组第一部分按照预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架一侧；在绕制完所述电感绕组第一部分之后，按照所述电感绕组各个部分之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述电感绕组第二部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上；在绕制完所述电感绕组第N-1部分之后，按照所述电感绕组之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述电感绕组第N部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上。一种变压器，包括：至少两个绕组，一副磁芯和一个与所述磁芯相对应的骨架；其中，所述单个绕组包括至少两个部分；其中，所述单个绕组各个部分之间预设气隙;各个绕组部分预设线圈匝数；所述绕组各个部分沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上，按照每个绕组部分的预设线圈匝数，依次绕制；所述绕组第一部分按照预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架一侧；在绕制完所述绕组第一部分之后，按照所述绕组各个部分之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述绕组第二部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上；在绕制完所述绕组第N-1部分之后，按照所述绕组之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述绕组第N部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上。所述变压器至少包括两个绕组，绕完一个绕组后，按照同样的方式绕制剩余的绕组。一种开关电源，该开关电源包括如上所述的电感，和/或，所述变压器。本发明实施例提供的一种电感、一种变压器及应用所述电感和/或变压器的开关电源，通过将单个绕组分为至少两个部分，将所述电感或变压器绕组各个部分沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上，每个电感或变压器的绕组部分之间预设气隙，使得电感或变压器的绕组与空气的接触面积增大，电感或变压器的散热面积加大，如果是风冷系统，相邻两部分之间的间隙，可以有效的减少风阻，利于空气流动，更加有效的提高散热效率。由于本发明中的电感或变压器的采用改变自身绕组结构，实现较好的散热效果，而无需借助外围组件进行散热，因此大大降低了系统的复杂度及系统成本。附图说明图1为现有传统电感绕组的剖面图;图2为现有传统电感借助外围组件散热的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种电感结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种电感绕组分5部分的电感结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种电感绕组分5部分的电感绕组结构示意图；图6为本发明实施列提供的一种开关电源结构示意图;图7为本发明实施列提供的一种带隔挡骨架截面示意图；图8为本发明实施列提供的一种无隔挡骨架截面示意图；图9为本发明实施列提供的另一种无隔挡骨架截面示意图；图10为本发明实施列提供的一种变压器结构示意图；图11为传统变压器绕组的剖面图。1001绝缘板1002磁芯1003原边绕组1004副边绕组具体实施方式下面结合附图对本发明实施例提供的一种电感、一种变压器及应用所述电感和/或变压器的开关电源进行详细描述。如图3所示，为本发明实施例提供的一种电感结构示意图；该电感包括：一个电感绕组304，一副磁芯301和一个与所述磁芯相对应的骨架；其中，所述电感绕组包括至少两个部分；其中，所述电感绕组304各个部分之间预设气隙;各个电感绕组部分预设线圈匝数；所述电感绕组各个部分沿磁芯301中柱的垂直方向绕制于所述骨架上，按照每个电感绕组部分的预设线圈匝数，依次绕制；所述电感绕组第一部分按照预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架一侧；在绕制完所述电感绕组第一部分之后，按照所述电感绕组各个部分之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述电感绕组第二部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上；在绕制完所述电感绕组第N-1部分之后，按照所述电感绕组之间预设气隙，预留出相应气隙，再按照所述电感绕组第N部分的预设线圈匝数，沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上。以上所述的磁芯上开气隙302，根据电感量进行调节；所述述电感绕组304可以采用铜皮。以上所述电感还可以包括：绝缘气垫303；所述绝缘气垫303设置于所述磁芯气隙302的正上方。需要说明的是，所述骨架分为：带隔挡骨架（如图7所示）和无隔挡骨架（如图7和图8所示）；所述隔挡用于分隔所述电感绕组各个部分，且所述隔挡与所述电感绕组各个部分之间预设气隙。该气隙可以进一步保证散热效果。还需要说明的是，以上所述磁芯可以为EE磁芯、EPC磁芯、PQ磁芯等;所述电感绕组绕线方向与传统的不一样，绕线方向为垂直磁芯中柱轴向,由磁芯的一边向另一边分给绕制。基于以上实施例，如图4所示，为本发明提供的一种电感结构示意图；该电感，设电感绕组404分5部分（即5个电感绕组）；采用磁芯401材质为东磁的DMR47，型号为PQ3542，绕组404圈数为84匝，采用4mm*0.3mm的铜箔绕制，电感量为L=231uH±3％，电感量是在100KHz1V测试条件下测得：电感绕组第一部分N1-1和电感绕组第二部分N1-2的匝数都为18（即N1-1=N1-2=18匝），电感绕组第三部分N1-3=12匝，电感绕组第四部分N1-4和电感绕组第五部分N1-5的匝数都为18（即N1-4=N1-5=18匝）,共84匝；采用4mm*0.3mm的铜箔，所用绝缘胶带比铜箔宽1mm。其中，当由一个部分向下一个部分绕过去时（如图5所示，由A绕到B，或者，由C绕到D，或者，由E绕到F，或者，由G绕到H）,以由N1-1部分向N1-2部分绕时（即由A绕到B），为例进行说明：如下图5所示：AB部分的铜箔两边须反包胶带2.5mm；由N1-2向N1-3部分（即由C绕到D），N1-3向N1-4部分（即由E绕到F），N1-4向N1-5部分（即由G绕到H）绕时同样必须反包胶带2.5mm。本发明所述的电感结构中的绕组采用铜皮绕制而成，绕组通过骨架固定在磁芯上，由于需要调节电感量，在磁芯上需要开气隙，为了减少涡流损耗，在气隙正上方垫上一个有一定厚度的绝缘气垫。由于电感绕组分部分进行绕制，相邻两部分之间有一定的空气间隙，因而铜皮与空气接的面积增大，电感散热面积加大，如果是风冷系统，相邻两部分之间的间隙，可以有效的减少风阻，利于空气流动，更加有效的提高散热效率。如图10所示，为本发明实施列提供的一种变压器结构示意图；该变压器，包括：至少两个绕组，一副磁芯和一个与所述磁芯相对应的骨架；其中，所述每个绕组包括至少两个部分；例如：设所述变压器有两个绕组（N1和N2）：每个绕组均分为5个部分：原边绕组为N1，共35匝；N1-1=N1-2=N1-3=N1-4=N1-5=7匝；副边绕组为N2，共30匝，N2-1=N2-2=N2-3=N2-4=N2-5=6匝；中间有一个0.3mm绝缘层；采用磁芯材质为东磁的DMR47，型号为PQ3542，采用4mm*0.3mm的铜箔绕制，所用绝缘胶带比铜箔宽1mm。其中：当由一个部分向下一个部分绕过去时：以由N2-1部分向N2-2部分绕时，为例进行说明：如图10所示：AB部分的铜箔两边须反包胶带2.5mm；由N2-2向N2-3部分，N2-3向N2-4部分，N2-4向N2-5部分绕时同样必须反包胶带2.5mm；N1绕组的各个部分的绕制方法与N2的各个部分的绕制方法相同。基于以上实施例，如图6所示，为本发明实施列提供的一种开关电源结构示意图；该开关电源包括：如上所述的任意一种电感，和/或，如上所述的任意一种变压器。本发明实施例提供的一种电感、一种变压器及应用所述电感和/或变压器的开关电源，通过电感或变压器单个绕组分为至少两个部分，将所述电感或变压器绕组各个部分沿磁芯中柱的垂直方向绕制于所述骨架上，每个绕组部分之间预设气隙，使得绕组与空气的接触面积增大，电感或变压器绕组散热面积加大，如果是风冷系统，相邻两部分之间的间隙，可以有效的减少风阻，利于空气流动，更加有效的提高散热效率。由于本发明中的电感或变压器采用改变自身绕组结构，实现较好的散热效果，而无需借助外围组件进行散热，因此大大降低了系统的复杂度及系统成本。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。