专利名称：高速数据总线用隔离变压器的制作方法
技术领域：
高速数据总线用隔离变压器技术领域[0001]本发明涉及一种高速数据总线用的隔离变压器，本发明中，高速数据总线主要是指1553总线，但是，不排除在此之外的数据总线中的应用。
背景技术：
[0002]随着1553总线的应用和推广，我所研制了频率为4-10Mbit/S的总线系统，但是市场上只能买到按照IMbit/S的美军MIL-STD-1553A/B标准设计生产的隔离变压器，在 4-10Mbit/S数据总线系统中使用，性能大幅下降，无法满足总线系统标准的要求。[0003]隔离变压器是高速数据总线中的关键元件，它把各设备与高速数据总线进行双向连接。起到信号双向传输、阻抗匹配、故障隔离、改善总线频率响应特性、提高共模抑制比等作用。[0004]为此航天8357研究所研制了适用于4-10Mbit/S数据总线的隔离变压器。实现了高频条件下的高电感量、低电容量、高交流阻抗、高共模抑制比等性能，并在_55°C -125°C 温度范围内参数变化满足上述要求。[0005]在国外有些权威机构如(ASSC)和相关专业人员一直致力于高速1553总线的研究。但由于对我国的技术封锁，国内技术人员一直无法查到相关资料，直到2005年 2006年才由ASSC陆续公布了部分研究报告，而有些现在仍无法获得(如SAE草案报告 AIR5591)，但从已查到的研究报告中可以明确的得出结论，国外也采用在原有1553B总线基础上提速，由此可见，我们进行的4-lOMbit/s数据总线研制工作，从理论研究、实现方法和最终结论等方面都和国外相关研究一致，符合国际军用总线的发展趋势。[0006]随着高速1553总线技术的不断推广，能够带来空军、海军、陆军及其它国防装备或者民用设施的更新换代的变化，为提高我军的装备水平与作战能力创造了重要的条件。发明内容[0007]本发明的目的是设计一种隔离变压器，用于4-10Mbit/S的高速数据总线系统中， 双向传输数据，并起到电气隔离、阻抗匹配的作用。[0008]本发明是这样实现的一种高速数据总线用隔离变压器，是在磁环上绕制初级、次级线圈得到的隔离变压器，其中，在磁环上首先绕制上的是次级线圈，然后是初级线圈，然后再次是次级线圈；内外两层次级线圈绕制方向相同，与初级线圈绕制方向成20 40度的夹角。[0009]本发明的优点是可以应用在数据传输率为4-10Mbit/S的数据总线系统中，减小分布电容、提高互感，实现电气隔离、阻抗匹配、信号传输等功能。[0010]在具体的实施过程中，使用本发明所述结构的隔离变压器，经过试验优化，定型后，可以达到如下效果[0011]1.次级电感量大于IOmH;[0012]2.初级漏感小于IOuH ；[0013]3.层间电容小于25pF，[0014]4.在4-10Mbit/S高频状态下，使传输的波形达到波形完整性的要求，过充电压小于10%，共模抑制比大于50dB，交流阻抗大于4kQ，达到了数据总线系统对隔离变压器的传输要求；同比的进口隔离变压器，过充电压大于15 %，共模抑制比小于35dB，交流阻抗小于业Ω ；对比两者，可以看到参数明显提高，并且在实际使用中，完全改善了进口隔离变压器造成的信号衰减和畸变，解决了高速数据总线物理介质的制约瓶颈；[0015]5.绝缘电阻大于1000ΜΩ、介质耐电压大于200V ；极限温度范围为_65°C -140°C ； 耐湿热、盐雾、霉菌、振动、冲击等性能完全达到美军标的要求。
[0016]图1为本发明电路示意图；[0017]图2为本发明物理尺寸和外形图；[0018]图3为本发明结构剖面图；[0019]图4为本发明应用实例。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明[0021]如图1所示，一种高速数据总线用隔离变压器，是在磁环上绕制初级、次级线圈得到的隔离变压器，外形如图2所示，其中，在磁环上首先绕制上的是次级线圈，然后是初级线圈，然后再次是次级线圈；内外两层次级线圈绕制方向相同，与初级线圈绕制方向成 20 40度的夹角，实际应用中，绕线方式为人工绕线，所以夹角为一范围，在30度附近均可，不需要精确到度。[0022]因为电感量决定了低频状态下的交流阻抗，分布电容决定了高频状态下的交流阻抗，为了保证隔离变压器在300kHz-4MHz的频带范围内，具有合格的阻抗特性，必须找到优化方案，以兼顾高低频两种矛盾的需求。减小分布电容的方法是初次级叠层交叉绕制，见图 3 ；为了减小漏电感，初级线圈包裹在次级线圈之中，紧密绕制，以增加互感，减小电磁场的泄露；[0023]为了进一步提高性能，缩小体积，本实施例中，隔离变压器使用了磁导率为 6000 9000之间，脉冲磁导率为3000 4000锰锌铁氧体作为变压器的导磁体；选取高脉冲磁导率的磁性材料实现高电感量的要求；得到小体积磁芯，减小了磁路长度，进一步提高电感量；经过优化后，脉冲磁导率为4000，磁环直径由IOmm减小为6mm，饱和磁化强度为 400mTo[0024]进一步的，采用提高变压器各方面性能的设计和考虑，例如使用聚酰亚胺漆包线，可耐受230°C高温，具有非常强的抗腐蚀特性；[0025]在市面上常见的封装材料中，按照设计需要进行选择，一般尽量采用适用温度较广的环氧树脂作为灌封材料；避免在高低温条件下的内应力损坏线圈和焊点，保证自身不开裂变形；上述选择本领域技术人员可以按照设计需要自行进行选择。[0026]进一步的，例如使用镀锡铜针作为变压器的引出电极。[0027]在应用时，如图4所示，隔离变压器的初级和数据总线控制电路的收发器相连，中间抽头接地；次级和高速数据总线的短截线相连。当此路设备作为发送单元时，负责把收发器发出的曼彻斯特编码信号，传送到短截线上，信号经过主总线，传送到其他短截线，并通过连接在其他短截线上的变压器次级，传送到初级，再传送到收发器的信号接收芯片，形成一次完整的数据发送和接收。如上所述，本发明通过对高频脉冲变压器的原理分析，通过在结构上和绕线方式的优化设计，同时选择适合的磁性材料，实现了最终的优良性能。该产品具有高性能、高可靠性，适用于最新的军用高速数据总线，填补了高频隔离变压器的市场空白。
权利要求1. 一种高速数据总线用隔离变压器，是在磁环上绕制初级、次级线圈得到的隔离变压器，其特征在于在磁环上首先绕制上的是次级线圈，然后是初级线圈，然后再次是次级线圈；内外两层次级线圈绕制方向相同，与初级线圈绕制方向成20 40度的夹角。
专利摘要本实用新型属于数据传输技术领域，具体涉及一种高速数据总线用隔离变压器。用于4-10Mbit/S的高速数据总线(1553总线)系统。它是在磁环上绕制初级、次级线圈得到的隔离变压器，其中，在磁环上首先绕制上的是次级线圈，然后是初级线圈，然后再次是次级线圈；内外两层次级线圈绕制方向相同，与初级线圈绕制方向成20～40度的夹角。本实用新型的优点是减小分布电容、提高互感，该产品具有高性能、高可靠性，适用于最新的军用高速数据总线，填补了高频隔离变压器的市场空白。
文档编号H01F27/30GK202307472SQ20112041754
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者杨印晟, 殷光, 王刚, 苟俊峰, 雷哲毅 申请人:中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所