专利名称：一种降低反激式变换器共模干扰的变压器及反激式变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压器技术领域，特别是涉及一种降低反激式变换器共模干扰的 变压器及反激式变换器。
背景技术：
反激式变换器是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的变换器，其通常采用 副边控制或原边控制方式。参照图1，为典型的反激式变换器电路结构图。所述变换器1包括整流桥la、输 入滤波电容2a、功率开关3a、控制芯片4a、变压器5a、整流二极管6a、输出电容7a。其中，所述变压器5a具有储存和传输能量的功能，其包括输入绕组5a_l、输出绕 组5a_2、与输入绕组5a_l耦合的辅助绕组5a_3 ；所述辅助绕组5a_3用于为控制芯片4a提 供能量。其中，图1中采用黑点标识各绕组的同名端。输入的交流电压经过整流桥Ia和输入滤波电容2a得到变压器5a的输入电压；所 述变压器5a输出绕组5a_2上的交变电压通过整流二极管6a整流后，得到稳定的直流输出 电压和输出电流；所述功率开关3a、控制芯片4a和变压器5a构成一个反馈回路，将直流输 出电压的平均值控制在需要的额定输出值。参照图2，为图1所示的变压器横截面图。所述变压器5a还包括高磁通密度的磁 芯5a_4。所述变压器绕组从所述磁芯5a_4的底层向外层依次为输入绕组5a_l、辅助绕组 5a_3、输出绕组5a_2 ；其中，所述输入绕组5a_l —般包括3层；所述输入绕组5a_l与辅助 绕组5a_3之间具有绝缘胶带。同时，如图2所示，在变压器5a各层绕组之间均设有寄生电容；所述输入绕组 5a_l与磁芯5a_4间设有输入与磁芯寄生电容5a_5、输入绕组5a_l相邻两层之间设有输 入层间寄生电容5a_6 ；所述输入绕组5a_l与辅助绕组5a_3之间设有输入与辅助寄生电容 5a_7 ；所述辅助绕组5a_3与输出绕组5a_2之间设有辅助与输出寄生电容5a_8 ；所述输出 绕组5a_2与磁芯5a_4之间设有输出与磁芯寄生电容5a_9。图1所示变换器1中，所述功率开关3a的开通或关断会引起其上电压的跳变，在 变换器中会产生共模电流，对电网产生干扰；所述共模电流会在变压器5a各绕组之间存在 的寄生电容中流动。现有技术中，为了降低变换器中的共模干扰，经常采取的措施是在变压器5a的输 入绕组5a_l的高压端与输出绕组5a_2的地之间增加Y电容2，如附图1中所示。所述Y电 容2为变压器5a的输入绕组5a_l与输出绕组5a_2之间的共模电流提供了低阻抗的通路， 使得共模电流可以通过Y电容2不经过地即可返回到其产生源，从而降低了系统的共模干 扰。发明人通过对现有技术的研究发现，所述Y电容2会使原本隔离的副边输出电压 与原边输入电压之间存在漏电流，且当Y电容2越大时，所述漏电流越大。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种降低反激式变换器共模干扰的变压器 及反激式变换器，能够有效降低变换器的共模干扰。本实用新型提供一种降低反激式变换器共模干扰的变压器，包括磁芯、输入绕组、 与输入绕组相耦合的辅助绕组，所述变压器还包括绕制在所述输入绕组与磁芯之间的屏 蔽绕组、以及绕制在所述辅助绕组与输出绕组之间的平衡绕组；其中，从所述磁芯的底层向 外层依次绕制屏蔽绕组、输入绕组、辅助绕组、平衡绕组、输出绕组。优选地，所述辅助绕组由漆包线并排绕制1层，且绕制方向与输入绕组相同。优选地，所述辅助绕组由漆包线并排绕制2层，且绕制方向与输入绕组相同。优选地，所述屏蔽绕组由单股漆包线绕制1层，且绕制方向与输入绕组相同。优选地，所述屏蔽绕组的匝数为所述输入绕组单层匝数的40%至90%。优选地，所述平衡绕组均勻绕制，且匝数为所述输出绕组匝数的40%至90%。本实用新型还提供一种反激式变换器，所述反激式变换器包括所述的变压器。根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果本实用新型实施所述降低反激式变换器共模干扰的变压器，在变压器的输入绕组 与磁芯之间增加屏蔽绕组、在所述辅助绕组与输出绕组之间增加平衡绕组，由于所述屏蔽 绕组和平衡绕组上产生的感应电压，使得输入绕组与输出绕组之间的等效共模电容减小。
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根据公式 = Cy可知，在电压变化率一定的情况下，降低等效共模电容能有效减少输出绕 at
组与输入绕组之间的共模电流，从而降低变换器的共模干扰，获得良好的EMI结果。
图1为典型的反激式变换器电路结构图；图2为图1所示的变压器横截面图；图3为典型的反激式变换器共模电流传输路径示意图；图4a为本实用新型实施例一所述的降低反激式变换器共模干扰的变压器横截面 图；图4b为本实用新型实施例一所述的降低反激式变换器共模干扰的变压器原理 图；图5为本实用新型实施例二所述的降低反激式变换器共模干扰的变压器横截面 图。
具体实施方式
本实用新型的目的在于提供一种降低反激式变换器共模干扰的变压器及反激式 变换器，能够有效降低变换器的共模干扰，，获得良好的电磁干扰(EMI =Electro Magnetic Interference)结果。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。参照图3，为典型的反激式变换器共模电流传输路径示意图。所述反激式变换器
4Ul包括整流桥U11、输入滤波电容U12、功率开关U13、控制芯片U14、变压器U15、整流二极 管U16、输出电容U17。对于反激式变换器，其EMI的传导干扰，采用线性阻抗稳定网络(LISN=Line Impedance Stabilization Network)进行传导测试。受试设备(EUT :Equipment Under Test)产生的干扰源通过LISN内部的高通滤波器和50 Ω的电阻，将干扰电流转换成相应的 电压值，由接收机进行分析。传导干扰分为差模干扰和共模干扰，共模干扰一般是由于开关 过程中电压的瞬态变化产生的，电压的瞬态变化会通过寄生电容在两根输入电源线上同方 向流动，并分别与大地构成电流回路，即同时作为共模电流的源线和回线。
如图3所示，在反激式变换器中，其共模干扰源包括设置在变压器U15原边的功率 开关U13和副边的整流二极管U16。所述功率开关U13产生的共模电流通过变压器U15原边到副边的等效共模电 容U151和副边输出线对地之间的电容U153，与LISN U2构成第一回路；所述整流二极管 U16产生的共模电流通过副边对原边的等效共模电容U152和副边输出线对地之间的电容 U153，与LISN U2构成第二回路。两路信号在LISN U2上的和即为接收机(图中未示出) 所接收的信号。若两路共模电流的幅值越小，且在两个方向上相互平衡，则在接收机上产生 的信号越小，EMI效果越好，变换器对电网的干扰越小。参照图4a和图4b，分别为本实用新型实施例一所述的降低反激式变换器共模干 扰变压器横截面图和原理图。如图4a所示，所述变压器包括磁芯10、输入绕组20、辅助绕组30、输出绕组40 ； 其中，所述辅助绕组30与输入绕组20相耦合；所述输入绕组20绕制3层；所述输入绕组 20与辅助绕组30之间设有绝缘胶带。在所述输入绕组20与磁芯10之间增加屏蔽绕组50 ；在所述辅助绕组30与输出 绕组40之间增加平衡绕组60 ；所述变压器的绕组围绕所述磁芯10从底层向外层依次缠绕；其中，从所述磁芯10 底层向外层分别为1层屏蔽绕组50、3层输入绕组20、1层辅助绕组30、1层平衡绕组60、 1层输出绕组40。其中，具体的，可以设定所述变压器的绕组从所述磁芯10底层向外层分别为第1层、第 2层…、第η层(η为所述变压器具有绕组的总的层数)。如图4a所示，本实用新型实施例一所述变压器的绕组共包括7层(即为η = 7)， 则从所述磁芯10的底层向外层依次为第1层为屏蔽绕组50、第2-4层为输入绕组20、第 5层为辅助绕组30、第6层为平衡绕组60、第7层为输出绕组40。所述屏蔽绕组50位于所述输入绕组20与磁芯10之间，由单股漆包线绕制1层， 且其绕制方向与输入绕组20相同。由于所述屏蔽绕组50设置在所述输入绕组20与磁芯10之间，使得输入绕组20 与磁芯10之间的距离变大，输入绕组20与磁芯10之间的电场变弱，感应电荷减少，寄生电 容变小，从而能够降低输入绕组20与磁芯10之间的共模电流。所述屏蔽绕组50的匝数与所述输入绕组20的匝数相关。根据实际应用经验可知， 为了达到良好的屏蔽效果，应使所述屏蔽绕组50的匝数比输入绕组20的匝数相应少一些； 一般，可以设定所述屏蔽绕组50的匝数为输入绕组20单层匝数的一半或一半左右，其具体取值可以依据实际需要设定并结合所述输入绕组20的匝数进行调整。优选地，所述屏蔽绕组50的匝数为所述输入绕组20的匝数的40%至90%。所述平衡绕组60位于所述辅助绕组30与输出绕组40之间，使得辅助绕组30与 输出绕组40之间的寄生电容变为辅助绕组30和平衡绕组60之间的寄生电容与平衡绕组 60和输出绕组40之间寄生电容相串联，同时平衡绕组60上产生的感应电压使得辅助绕组 30和平衡绕组60之间以及平衡绕组60和输出绕组40之间的压差降低，因而大大减小了输 出绕组40到辅助绕组30之间的等效共模电容，有效减少了输出绕组40到辅助绕组30的 共模电流。所述平衡绕组60的匝数与所述输出绕组40的匝数相关。根据实际应用经验可知， 一般可以设定所述平衡绕组60的匝数与所述输出绕组40的匝数相等或相近，其具体取值 可以依据实际需要设定并结合所述输出绕组40的匝数进行调整。优选地，所述平衡绕组60的匝数为所述输出绕40匝数的40%至90%。需要说明的是，所述输入绕组20由单股漆包线分3层绕制，由此，使得每层输入绕 组20的压降仅为总的输入绕组压降的1/3。所述屏蔽绕组50和平衡绕组40的同名端联在一起，并与辅助辅助绕组30的异名 端相连，即原边电路的零电位。本实用新型实施例一所述降低反激式变换器共模干扰的变压器，在变压器的输入 绕组20与磁芯10之间增加屏蔽绕组50、在所述辅助绕组30与输出绕组40之间增加平衡 绕组60，由于所述屏蔽绕组50和平衡绕组60上产生的感应电压，使得输入绕组20与输出 绕组40之间的等效共模电容减小了。其中，所述辅助绕组30降低了输入绕组20与磁芯10 之间的寄生电容，平衡绕组60降低了辅助绕组30与输出绕组40之间的寄生电容，根据由本领域公知公式/ = Cy可知，在电压变化率一定的情况下，降低等效共模
dt
电容能有效减少输出绕组40与输入绕组20之间的共模电流，从而降低变换器的共模干扰， 获得良好的EMI结果。参照图5为本实用新型实施例二所述的变压器横截面图。本实用新型实施例二所 述变压器与实施例一的区别在于所述辅助绕组30绕制2层。具体的，本实用新型实施例二所述变压器的绕组从所述磁芯10底层向外层分别 为1层屏蔽绕组50、3层输入绕组20、2层辅助绕组30、1层平衡绕组60、1层输出绕组40。具体的，如图5所示，本实用新型实施例二所述变压器的绕组共包括8层(即为η =8)，则从所述磁芯10的底层向外层依次为第1层为屏蔽绕组50、第2-4层为输入绕组 20、第5-6层为辅助绕组30、第7层为平衡绕组60、第8层为输出绕组40。需要说明的是，实施例二中，所述辅助绕组30由漆包线并排绕制2层，使得输入绕 组20与输出绕组40之间的距离进一步变大，因此其间的寄生电容变小，此时，平衡绕组60 的匝数相应减少，以达到降低和平衡两条传输路径上的共模电流的效果。同时，所述平衡绕组60的漆包线的粗细同样影响着所述输入绕组20与输出绕组 30间的距离和寄生电容，因此，适当调节所述平衡绕组60的漆包线的线径也能达到降低共 模电流干扰的效果。本实用新型实施例提供了一种降低反激式变换器共模干扰的变压器，能够有效降
6低变换器的共模干扰，获得良好的EMI结果。同时，本实用新型还提供一种反激式变换器， 所述反激式变换器包括如上述实施例所述的变压器，由此使得该反激式变换器的共模干扰 较低，具有良好的EMI结果。优选地，本实用新型所述变压器，适用于任何型式的反激式变换器，包括原边控制 的和副边控制的，且当本实用新型所述变压器用于反激式变换器时，其电路连接方式与现 有所述变压器的连接方式相同，不再赘述。以上对本实用新型所提供的一种降低反激式变换器共模干扰的变压器及反激式 变换器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了 阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本 领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求一种降低反激式变换器共模干扰的变压器，包括磁芯、输入绕组、与输入绕组相耦合的辅助绕组，其特征在于，所述变压器还包括绕制在所述输入绕组与磁芯之间的屏蔽绕组、以及绕制在所述辅助绕组与输出绕组之间的平衡绕组；其中，从所述磁芯的底层向外层依次绕制有屏蔽绕组、输入绕组、辅助绕组、平衡绕组、输出绕组。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述辅助绕组由漆包线并排绕制1层， 且绕制方向与输入绕组相同。
3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述辅助绕组由漆包线并排绕制2层， 且绕制方向与输入绕组相同。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽绕组由单股漆包线绕制1层， 且绕制方向与输入绕组相同。
5.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽绕组的匝数为所述输入绕组 单层匝数的40%至90%。
6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述平衡绕组均勻绕制，且匝数为所述 输出绕组匝数的40%至90%。
7.一种反激式变换器，其特征在于，所述反激式变换器包括如权利要求1-5任一项所 述的变压器。
专利摘要本实用新型公开了一种降低反激式变换器共模干扰的变压器，包括磁芯、输入绕组、与输入绕组相耦合的辅助绕组，所述变压器还包括绕制在所述输入绕组与磁芯之间的屏蔽绕组、以及绕制在所述辅助绕组与输出绕组之间的平衡绕组；其中，从所述磁芯的底层向外层依次绕制屏蔽绕组、输入绕组、辅助绕组、平衡绕组、输出绕组。本实用新型还公开一种反激式变换器，采用本实用新型实施例，可以有效的抑制反激式变换器中的共模干扰，获得良好的EMI结果。
文档编号H01F27/36GK201622921SQ20102013932
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者刘磊 申请人:Bcd半导体制造有限公司