变压器、包括它的变换器以及变压器制造方法与流程

本发明涉及一种变压器、包括它的变换器以及变压器制造方法。
背景技术：
：反激变换器(Flybackconverter)具有电路结构简单、元件数比其他变换器少的优点，所以被有用地应用于低价高密度的适配器领域。但是，开关和变压器中因大电流和高电压而产生位移电流，并且因为位移电流产生电磁干扰(EMI：ElectromagneticInterference)，所以需要高水平的EMI对策。为了减少变换器中可能产生的EMI，使用着在变换器内追加EMI滤波器或者增加配置于二次侧的线圈和接地之间的电容器的容量的方法。但是存在如下问题：追加EMI滤波器会对成本产生影响，而增加电容器的容量则会使泄漏电流增大。现有技术文献【专利文献】(专利文献1)美国公开专利第2013-0113598号技术实现要素：本发明的一实施例提供一种变压器、以及包括它的变换器以及变压器的制造方法。根据本发明的一实施例的变压器可以包括：第一线圈；第二线圈，与所述第一线圈电磁耦合；屏蔽线圈，布置于所述第一线圈和所述第二线圈之间而减少电磁干扰；介电层，散布在所述第一线圈、第二线圈以及屏蔽线圈中的至少一个，并且在所述第一线圈、第二线圈以及屏蔽线圈不均匀地散布而形成层。根据本发明的一实施例的的变压器可以包括：变压器，包括得到输入电源的施加的第一线圈和与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈以及布置于所述第一线圈和所述第二线圈之间的屏蔽线圈；开关，与所述第一线圈连接以用于切换施加到所述第一线圈的电源；消减电容器，与所述第二线圈连接，用于消减在第一线圈和第二线圈之间形成的位移电流；所述变压器还可以包括介电层，基于施加到所述消减电容器的电压的极性而形成于变压器内。根据本发明的一实施例的变压器制造方法可以包括以下步骤：将第一线圈和屏蔽线圈布置于基板；将所述基板和第二线圈插入到所述芯中，以使所述屏蔽线圈布置于所述第一线圈和所述第二线圈之间；对所述第二线圈和所述芯之间，以及所述第二线圈和所述基板之间相互不均匀地散布粘接剂。根据本发明的一实施例，通过消除可能在一次侧和二次侧之间产生的EMI，可以减少泄漏电流。附图说明图1为示出用于减少变换器的EMI的电路结构的一个示例的电路图。图2为示出变压器的一个示例的等价电路图。图3为示出变压器的一个示例的结构图。图4为示出本发明的比较例的介电层均匀地分布的变压器的图。图5为示出本发明的一实施例的介电层不均匀地分布的变压器的图。图6为示出本发明的一实施例的介电层不均匀地分布的变压器的图。图7为示出图3所示的变压器中，形成于相邻的层之间的电容成分的等价电路图。图8为示出图3所示的变压器中，跨层形成的电容成分的等价电路图。图9是为了说明跨层形成的电容成分而提供的图。图10是为了说明电容器的命名方法而提供的图。图11(a)为示出根据本发明的一实施例的变换器的电路图；图11(b)为示出根据本发明的一实施例的变压器的电路图。图12为示出图11(a)所示的变压器中形成的电容成分的等价电路图。图13为根据图12的实施例的仿真图形。图14为示出根据本发明的一实施例的变压器的制造方法的流程图。图15为具体地示出根据本发明的一实施例的变压器的制造方法的流程图。符号说明100：滤波部200：整流部300：变压器400：开关500：消减电容器具体实施方式后述的本发明的详细说明参考作为示例示出可以实施本发明的特定实施例的附图。为使本领域的技术人员可以实施本发明，对本发明的实施例进行充分详细的说明。本发明的多种实施例虽然互不相同，但是应当理解这并不具有排他性。例如，本说明书中记载的一实施例中的特定的形状、结构以及特征可以在不脱离本发明的精神以及范围的情况下以其他实施例实现。并且，应理解，各个公开的实施例内的个别构成要素的位置或者布置在不脱离本发明的精神以及范围的情况下可以被变更。所以，后述的详细的说明不能理解为是限定性的意思，并且本发明的范围只根据权利要求项所主张的内容和其等同的所有范围以及附加的权利要求项界定。附图中类似的参考符号在多种侧面上指相同或者类似的功能。以下，为了使本领域的技术人员可以容易地实施本发明，参考附图对本发明的实施例进行详细的说明。图1为示出用于减少变换器的EMI的电路结构的一个示例的电路图。具体地，图1为可以利用屏蔽线圈(ShieldWire)以减少反激(Flyback)变换器中产生的EMI的电路。图1中的变换器可以包括：滤波部10、整流部20、变压器30、开关40、以及消减电容器50。所述变压器30可以包括第一线圈Np、第二线圈Ns、以及屏蔽线圈Nsh。滤波部10连接于施加交流电源AC的电源端，从而可以消除交流电源AC中混杂的噪声。滤波部10可以包括线路滤波器，并且滤波部10可以工作为一种低通滤波器。整流部20可以整流从滤波部10传递而接收的电源，并将电源传递到配置于变压器30的一次侧的第一线圈Np。施加到变压器30的第一线圈的电源可以根据开关40的开关操作而传递到配置于变压器30的二次侧的第二线圈Ns。此时，第一线圈Np和第二线圈Ns可以以电磁耦合或者感应耦合的方式耦合。图1中，电压Vp是在一次侧产生的噪声的路径，电压Vs是在二次侧产生的噪声的路径，电压Vsh是在屏蔽线圈Nsh中产生的噪声的路径。参考图1，屏蔽线圈Nsh以与一次侧和二次侧中生成的噪声的路径相反的路径形成噪声的路径，从而减少一次侧和二次侧中生成的噪声。消减电容器50配置于第二线圈和接地侧之间，并且可以消减一次侧和二次侧中生成的噪声。此时，消减电容器50的电容与生成于一次侧和二次侧的噪声的大小成正比，并且在噪声的大小增大的情况下，消减电容器50的电容也会增加，从而可能发生部件的制造费用增加且体积增大的问题。根据本发明的一实施例，通过调节变压器的屏蔽线圈的匝数或者将第一线圈、第二线圈以及屏蔽线圈中的至少两个线圈用补偿电容器连接，可以有效地消除变换器中可能产生的EMI。图2为示出变压器的一个示例的等价电路图，参考图2，变压器的等价电路可以包括：第一线圈Np，形成于节点A和B之间；以及第二线圈Ns，形成于节点C和D之间。此时，第一线圈Np和第二线圈Ns相互绝缘，并且可以通过电磁方式互相耦合。并且，可以包括：基于第一线圈Np和第二线圈Ns的电磁耦合或者第一线圈Np以及第二线圈Ns分别的寄生电容成分的多个电容器C1-C6。具体地，电容器C1可以形成于节点A和C之间；电容器C2可以形成于节点C和B之间；电容器C3可以形成于节点A和D之间；电容器C4可以形成于节点B和D之间；电容器C5可以形成于节点A和B之间；电容器C6可以形成于节点C和D之间。图2的多个电容器的电容可以如数学式1表示。此时，C0表示在一次侧和二次侧之间测量的电容。【数学式1】C1=C03C2=C06C3=C06C4=C03C5=-C06C6=-C06]]>图3为示出变压器的一个示例的结构图。具体地，图3示出可以用于反激变换器的变压器的结构。图3中，线圈Np指第一线圈、线圈Ns指第二线圈、线圈Nsh指屏蔽线圈。各个线圈可以以单层结构形成，并且第一线圈Np可以在第一层上，屏蔽线圈Nsh可以在第二层上，第二线圈Ns可以在第三层上依次形成。在各个线圈的一侧示出的端子表示变压器的点(dot)的物理位置。第一线圈Np和第二线圈Ns的点极性可以互相相反，屏蔽线圈Nsh的点极性可以与第一线圈Np和第二线圈Ns的点极性中的一个相同。例如，屏蔽线圈Nsh的点极性可以与第一线圈Np的点极性相同。在第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh、第二线圈Ns中至少一个的两侧可以形成有介电层Ad。通常，介电层Ad的介电常数(permittivity)比空气大，所以可以影响第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns中的至少一个的电容。例如，形成于第一线圈Np和屏蔽线圈Nsh之间的介电层Ad可以影响第一线圈Np和屏蔽线圈Nsh之间的电容以及第一线圈Np和第二线圈Ns之间的电容。例如，所述介电层Ad为如粘结剂之类的物质，并且可以散布在第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns中的至少一个。据此，介电层Ad分布在第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns中的至少一个的周围并形成层。其中，所述介电层Ad可以不均匀地散布在第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns。例如，所述介电层Ad可以散布在第一线圈Np以及屏蔽线圈Nsh，而不散布在第二线圈Ns。其中，所述介电层Ad可以不形成于第二线圈Ns的右侧。这可以影响第二线圈Ns的电容。例如，所述介电层Ad可以比第二线圈Ns相对更多地散布在第一线圈Np以及屏蔽线圈Nsh，并且相比第一线圈Np以及屏蔽线圈Nsh，更少地散布在第二线圈Ns。其中，所述介电层Ad可以比第二线圈Ns的左侧相对更薄地散布在第二线圈Ns的右侧。这可以影响第二线圈Ns的电容。通过使所述介电层Ad不均匀地散布，可以精细地调节第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns中的至少一个的电容。电容被精细地调节的变压器可以降低施加到补偿电容器的电压，从而可以有效地消除可能在变压器的一次侧和二次侧之间产生的EMI，并减少泄漏电流。图4至图6为具体地说明变压器的介电层的散布的图。图4示出本发明的比较例的介电层均匀地分布的变压器。参考图4，介电层Ad可以均匀地围绕第二线圈Ns。图5为示出本发明的一实施例的不均匀地分布有介电层的变压器的图。参考图5，介电层Ad可以形成于第二线圈Ns和芯(Core)之间，而在第二线圈Ns和基板(Sub)之间不形成介电层Ad。例如，在介电层Ad的介电常数大于空气的情况下，图5中第二线圈Ns和屏蔽线圈Nsh之间的电容C23可以比图4中的第二线圈Ns和屏蔽线圈Nsh之间的电容C24小。图6为示出本发明的一实施例的不均匀地分布有介电层的变压器的图。参考图6，介电层Ad可以不不形成于第二线圈Ns和芯(Core)之间，而形成于第二线圈Ns和基板(Sub)之间。图6中的第二线圈Ns和第一线圈Np之间的电容C12可以比图4中的第二线圈Ns和第一线圈Np之间的电容C12小。可将介电层Ad散布成使第二线圈Ns两端的电压接近0。例如，在所述第二线圈两端的电压为负电压的情况下，所述介电层可以比所述第二线圈和所述屏蔽线圈之间更多地散布在所述第二线圈和所述芯之间。例如，在所述第二线圈两端的电压为正电压的情况下，所述介电层可以比所述第二线圈和所述芯之间更多地散布在所述第二线圈和所述屏蔽线圈之间。对此的具体事项在后文中参考图12进行说明。另外，参考图4至图6，根据本发明的一实施例的变压器300可以包括收容第一线圈Np、屏蔽线圈Nsh以及第二线圈Ns等的芯(Core)。所述芯(Core)可以使在第一线圈Np以及/或者第二线圈Ns产生的磁通量通过，并由透磁率(permeability)高的物质制造。另外，第一线圈Np以及屏蔽线圈Nsh可以布置在基板(Sub)上，所述基板(sub)可以是印刷电路基板，并借助于介电层Ad粘接在芯(Core)。在将如图2所示的变压器的等价电路的原理应用于图3的变压器的结构的情况下，可以表示为如图7至图8所示的电路。图7为示出形成于相邻的层之间的电容成分的等价电路图，并且图8为示出跨层形成的电容成分的等价电路图。形成于相邻的层之间的电容成分可以在使各层的两端断路后测量，但跨层形成的电容成分可以利用下述的方法测量。图9是为了说明跨一个层而形成的电容成分而提供的附图。在A层和C层之间测量的电容成分中自然包括与B层相关的电容成分。所以，为了消除与B层相关的电容成分，A层和C层之间的电容成分C3可以如下述数学式2所示：【数学式2】C3=C3e-(C1//C2)=C3e-C1C2C1+C2]]>其中，C1是在A层和B层之间测量的电容，C2是在B层和C层之间测量的电容，并且C3e是在A层和C层之间测量的电容。图10是为了说明以下的说明中要使用的电容器的命名方法而提供的电路图。电容器的名称可以根据形成的层和顺序决定。例如，如图所示，在基于X层和Y层形成的电容成分的电容器可以被命名为CXY，并且第一个电容器可以被命名为CXY_1，第二个电容器可以被命名为CXY_2等。图11(a)为示出根据本发明的一实施例的变换器的电路图，图11(b)为示出根据本发明的一实施例的变压器的电路图。参考图11(a)，根据本发明的一实施例的变换器可以包括：滤波部100、整流部200、变压器300、开关400、消减电容器500。图11(a)中示出的变换器为反激变换器，并且与图1中说明的变换器相似，所以以下以图11(b)中示出的变压器为中心进行说明。参考图11(b)，变压器300可以包括第一线圈Np、第二线圈Ns以及屏蔽线圈Nsh，并且假设在变压器的第一线圈Np的一端连接有用于提供随着变换器的操作产生的EMI的EMI电源(EMIsource)。在将如图7至图8所示的变压器的等价电路的原理应用于图11(b)的变压器的情况下，图11(b)的变压器可以如图12中示出的电路那样表示。但是，在该情况下，变压器的漏电感以及开关的寄生电容器的谐振将超过能够维持变压器的特征的范围，所以不予考虑，进而，直流(DC)电压无法在正常状态下施加到变压器上，所以不予考虑。图12中忽略了变压器的漏电感，所以施加到各个线圈的电压可以根据施加的EMI电源的电压以及各个线圈的匝数决定。电压Vp相当于施加到第一线圈Np的电压；电压Vs相当于施加到第二线圈Ns的电压；电压Vsh相当于施加到屏蔽线圈Nsh的电压；由电压Vp、Vs、Vsh产生的电流可以利用叠加原理计算，如下述数学式3所示，可以利用图11(a)的消减电容器500的电容计算消减电容器500的两端电压VY-cap。【数学式3】Vcoupling=vp·[Np·Cp-Nsh·Csh+Ns·Cs]Np·(C13+C23+Cc)]]>其中，Cp＝C13_2+C13_4Csh＝C23_1+C23_3Cs＝C13_3+C13_4+C23_3+C23_4其中，Vp指第一线圈两端的电压、Np指第一线圈的匝数、Cp指第一线圈的电容、Vs指第二线圈两端的电压、Ns指第二线圈的匝数、Cs指第二线圈的电容、Nsh指屏蔽线圈的匝数、Csh指屏蔽线圈的电容。参考数学式3，可以导出用于降低消减电容器500的两端电压VY-cap的屏蔽线圈的匝数，在假设屏蔽线圈Nsh的匝数相同的情况下，可以根据下述数学式4导出屏蔽线圈Nsh的匝数Nsh。【数学式4】Nsh=Np·Cp+Ns·CsCsh]]>从上述数学式4可知，屏蔽线圈的匝数Nsh可以根据第一线圈的匝数Np、第二线圈的匝数Ns以及第一线圈、所述第二线圈以及所述屏蔽线圈的寄生电容成分Cp、Cs、Csh决定。此时，从所述数学式3可以确认，电容成分Cp相当于第一线圈和第二线圈之间的电容成分以及第一线圈和屏蔽线圈的电容成分之和；并且电容成分Cs相当于第二线圈和屏蔽线圈之间的电容成分以及第二线圈和第一线圈之间的电容成分之和；电容成分Csh相当于屏蔽线圈和第二线圈的电容成分以及屏蔽线圈和第一线圈的电容成分之和。但是，根据数学式4计算的屏蔽线圈的匝数Nsh的计算结果有可能不是整数，所以可能无法完全消除EMI。此时，可以通过追加补偿电容器Ccomp，减少施加到消减电容器500的电压VY-cap的大小。如果消减电容器500的电压VY-cap呈负值，则如下述数学式5以及数学式6，可以在与Cp以及Cs相关的电容器上并联补偿电容器Ccomp，从而减少施加到消减电容器500的电压的大小。【数学式5】VY-Cap=vp·[Np·Cp-Nsh·Csh+Ns·(Cs+Ccomp)]Np·(C13+C23+Cc+Ccomp)]]>其中，Cp＝C13_2+C13_4Csh＝C23_1+C23_3Cs＝C13_3+C13_4+C23_3+C23_4【数学式6】VY-cap=vp·[Np·(Cp+Ccomp)-Nsh·Csh+Ns·CsNp·(C13+C23+Cc+Ccomp)]]>并且，如果消减电容器500的电压VY-cap呈正值，可以如下述数学式7以及8，可以在与电容Csh相关的电容器上并联补偿电容器Ccomp，从而减少施加到消减电容器500的电压的大小。【数学式7】VY-Cap=vp·[Np·Cp-Nsh·Csh+Ns·Cs]Np·(C13+C23+Cc+Ccomp)]]>【数学式8】VY-Cap=vp·[Np·Cp-Nsh·(Csh+Ccomp)+Ns·Cs]Np·(C13+C23+Cc+Ccomp)]]>其中，Cc指消减电容器500。图13为根据图11的实施例的仿真图形。图13(a)是没有配备补偿电容器Ccomp的情况下的消减电容器500的电压图形，图13(b)是具备补偿电容器Cχομπ的情况下的消减电容器500的图形。比较图13(a)以及图13(b)，在没有配备补偿电容器Ccomp的情况下，消减电容器500的振荡电压为1.95V，但是在配备补偿电容器Ccomp的情况下，消减电容器500的振荡电压为0.2V，所以可以确认消减电容器500的电压有减小。以下，对根据本发明的一实施例的变压器的制造方法进行说明，关于所述变压器的制造方法中，对与前述的变压器300的相关说明相同或者相应的内容将不进行重复说明。图14为示出根据本发明的一实施例的变压器的制造方法的流程图。参考图14，可以通过以下步骤制造变压器：步骤S10，将第一线圈和屏蔽线圈布置在基板上；步骤S20，将所述基板和第二线圈插入到芯中，以使所述屏蔽线圈布置于第一线圈和所述第二线圈之间；步骤S30，对所述第二线圈和所述芯之间以及所述第二线圈和所述基板之间相互不均匀地散布粘接剂。据此，可以有效地消除可能在一次侧和二次侧之间产生的EMI，并减小泄漏电流。图15为具体地示出根据本发明的一实施例的变压器的制造方法的流程图。参考图15，所述变压器的制造方法还可以包括以下步骤：步骤S40，测量第二线圈两端的电压；步骤S41，在所述第二线圈的两端的电压为负电压的情况下，将所述粘结剂更多地散布在所述第二线圈和所述芯之间；步骤S42，在所述第二线圈的两端电压为正电压的情况下，将所述粘结剂更多地散布在所述第二线圈和所述屏蔽线圈之间。例如，第二线圈两端的电压可以与基准电压(S43)进行比较，其中，在第二线圈两端的电压低于基准电压的情况下，结束变压器的制造方法；并且在第二线圈的两端的电压高于基准电压的情况下，可以重复地散布粘接剂。据此，可以更有效地消除可能在变压器的一次侧和二次侧之间产生的EMI，并进一步减少泄漏电流。以上，通过具体的构成要素等特征事项和限定的实施例以及附图对本发明进行了说明，但这些只是为了助于本发明的整体理解而提供，并且所述实施例不限制本发明，并且本领域的技术人员可以从上述的记载中实现多种修改以及变形。当前第1页1 2 3