双绕组电感器及滤波电路的制作方法

本实用新型涉及电磁兼容领域，尤其涉及一种双绕组电感器及应用其的滤波电路。

背景技术：

电磁干扰(electromagneticinterference简称emi)，是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络；辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速pcb及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

现有的市电均为交流电，无论是像手机的充电器一样的小配件或是家电或者智能家居这样的大型电器均是直接与市电连接；在这些电器在通电使用的过程中，市电的杂波容易对电器内的电子元件造成干扰；电感作为电路中的基础元件，具有“通直流，阻交流”的特性；通常的在电路中设置电感的方式，用以滤除杂波以降低电磁干扰；但是现有的电感滤除电磁干扰的程度不强，有时为了使得产品满足emc的认证要求，通常需要在电路设计另外下功夫，这就增加了电路设计的难度。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种双绕组电感器，利用双绕组的特征将交变杂波产生的感应磁场转换为感应电流后，以热量的形式消耗；相比于传统的滤波电感，抗电磁干扰的效果明显提高！

为实现上述目的，本实用新型提供一种双绕组电感器，包括主绕组和次绕组，主绕组用于与主电路电连接；次绕组与主绕组互感形成互感线圈组，且次绕组首尾两端电连接形成回路。

其中，次绕组线圈匝数不小于3匝。

其中，还包括骨架，主绕组缠绕在骨架上，且骨架为绝缘材料；次绕组缠绕在主绕组上与主绕组互感上。

其中，骨架还设有内腔，内腔设有磁芯。

其中，还包括磁芯，主绕组缠绕在磁芯上，且主绕组与磁芯之间设有绝缘层；次绕组缠绕在主绕组上与主绕组互感。

其中，次绕组首尾两端通过导线直接连接，形成闭合回路。

其中，次绕组首端与电容一端连接，电容另一端与次绕组尾端连接，形成闭合回路。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种滤波电路，包括整流桥和双绕组电感器，整流桥的输入端接收市电的输入，输出端正极或负极与主绕组连接，主绕组与外界负载连接。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种双绕组电感器，包括双绕组电感器，还包括骨架，主绕组包括第一主绕组和第二主绕组，第一主绕组与第二主绕组对称缠绕在骨架上；第一次绕组缠绕在第一主绕组上，第二次绕组缠绕在第二主绕组上；且第一主绕组与电路的正极电连接，第二主绕组与电路的负极电连接。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种滤波电路，包括整流桥和双绕组电感器；整流桥的输入端接收市电的输入，输出端正极与第一主绕组连接，第一主绕组与外界负载正极电连接；输出端负极与第二主绕组连接，第二主绕组与外界负载负极电连接。为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种滤波电路，包括整流桥和双绕组电感器，整流桥的输入端接收市电的输入，输出端正极或负极与主绕组连接，主绕组与外界负载连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型包括主绕组和次绕组，主绕组用于与主电路电连接；次绕组缠绕在主绕组上与主绕组形成互感，且次绕组与主绕组之间设有绝缘层；其中，次绕组首尾两端电连接形成回路；主电路中通过主绕组的交变杂波除了受到主绕组自感电动势的阻碍外，交变杂波产生的变化的磁场还会使得次绕组上产生感应电流，感应电流在次绕组的回路中发热，将杂波的能量最终以次绕组发热的形式消耗；相比与传统的电感器，仅仅是利用主绕组自感电动势的阻碍交变杂波，抗电磁干扰的效果明显提高！

附图说明

图1为本实用新型的双绕组滤波电感等效电子元器件图；

图2为本实用新型的空心电感结构图；

图3为本实用新型的差模滤波电路图；

图4为本实用新型的具有骨架的双绕组滤波电感结构图；

图5为本实用新型的具有骨架和磁芯的的双绕组滤波电感结构图；

图6为本实用新型的具有磁芯的无骨架的双绕组滤波电感结构图；

图7为本实用新型的次绕组回路串接电容等效电路图；

图8为本实用新型的次绕组回路串接电阻等效电路图；

图9为本实用新型的具有共模次绕组的双绕组滤波电感结构图；

图10为本实用新型的共模滤波电路图；

图11为本实用新型差模时零线上未设置次绕组的mei测试报告；

图12为本实用新型差模时零线上设置1圈次绕组的mei测试报告；

图13为本实用新型差模时零线上设置3圈次绕组的mei测试报告；

图14为本实用新型差模时零线上设置9圈次绕组的mei测试报告；

图15为本实用新型共模时零线上未设置绕组的mei测试报告；

图16为本实用新型共模时零线上设置3圈次绕组的mei测试报告；

图17为本实用新型共模时火线上未设置绕组的mei测试报告；

图18为本实用新型共模时火线上设置3圈绕组的mei测试报告。

主要元件符号说明如下：

2、整流桥；3、电容；4、电阻；11、主绕组；12、次绕组；13、骨架；14、磁芯；111、第一主绕组；112、第一次绕组；121、第二主绕组；122、第二次绕组。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

emc(电磁兼容性)的全称是electromagneticcompatibility，其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”该定义包含两个方面的意思，首先，该设备应能在一定的电磁环境下正常工作，即该设备应具备一定的电磁抗扰度(ems)；其次，该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响，即电磁骚扰(emi)。

随着电气电子技术的发展，家用电器产品日益普及和电子化，广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达，电磁环境日益复杂和恶化，使得电气电子产品的电磁兼容性问题也受到各国政府和生产企业的日益重视。电子、电器产品的电磁兼容性(emc)是一项非常重要的质量指标，它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作，关系到电磁环境的保护问题；为了规范电子产品的电磁兼容性，所有的发达国家和部分发展中国家都制定了电磁兼容标准；电磁兼容标准是使产品在实际电磁环境中能够正常工作的基本要求；也就是说，产品如果投入生产使用至少应该满足该电磁兼容标准，避免在实际使用中发生干扰问题。

emi又包括传导干扰和辐射干扰两种；常用的抑制辐射干扰的手段是采用磁珠，抑制传导干扰采用电感器；电感器包括电感线圈，电感线圈用导线绕制而成，具有一定匝数；其中电感器抑制传导干扰的原理为：当线圈中有电流通过时候，线圈的周围就会产生磁场；当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(感生电动势)，这就是自感；无论通过线圈的电流方向如何变化自感产生的感应电动势的方向一定与线圈内流的电流方向相反，从而达到阻交流的作用；且在电感线圈的阻抗值，在达到最大值之前，随着交变电流的频率升高而增大；交流干扰信号通过电感时被电能变成磁能和热能被消耗掉，这就可以抑制较高频率的干扰信号，频率较高时电感器的抑制效果较好。

现有的抑制emi的有效手段通常是，采用共模抑制电感，即在地线或其它输入输出线之间串联电感，这个电感称为共模抑制电感，共模抑制电感的一端与机器中的地线相连，另一端与一个y电容3相连，y电容3的另一端与大地相连。这是抑制传导干扰的最有效方法。但是使用y电容3抑制传导干扰具有一定缺陷，y电容3的存在使输入和输出线间产生漏电流，具有y电容3的金属壳会让使用者有触电的危险，如果采用无y方案会给emi设计带来困难，如何有效的降低emi已经成为电源电路设计的难点，成为业内人士头痛的问题。

本实用新型人根据从业数十载，在数万次，仍至数十万次的电路设计实践经验，自主研发了一种双绕组电感器，该电感器抑制emi的效果远胜传统电感抑制emi的效果；在相同的电路设计中采用本实用新型提供的双绕组电感器，整个电路的电磁兼容性相对使用传统电感器有明显的提高；这就大大降低了电路设计的难度，从基本电子元件的层面解决的emi设计带来困难的问题，实属行业内的重大突破！

请参阅图1，双绕组电感器包括主绕组11和次绕组12，主绕组11用于与主电路电连接；次绕组12缠绕在主绕组11上与主绕组11形成互感，且次绕组12与主绕组11之间设有绝缘层；其中，次绕组12首尾两端电连接形成回路。

请参阅图2，主绕组11为铜线圈绕城的空心电感；铜线圈由铜线弯曲成弹簧的形状，铜线圈的一端与主电路的输出端正极电连接，另一端与负载的正极输入端连接；次绕组12缠绕在主绕组11上，次绕组12采用漆包线即可，使得次绕组12与主绕组11之间相互绝缘；同时次绕组12首尾两端电连接形成回路；当主电路中输出端输出交流干扰信号后，流经主绕组11，主绕组11与传统电感起到同样的作用，即交流干扰信号被主绕组11转换为磁能和热能被消耗掉，抑制较高频率的干扰信号；同时通过主绕组11的交流干扰信号产生的变化磁场又会在次绕组12上产生感应电流；次绕组12中的感应电流在回路中再以热量的形式被消耗；也就是说，交流干扰信号的能量被分成两部分消耗，第一部分被主绕组11以热能和磁能的形式耗散，第二部分被次绕组12以热量的形式耗散，相对于传统的电感器，增加了次绕组12回路，emi的抑制效果得到大大提高；其中，次绕组12的线圈匝数大于三圈，保证次绕组12在变化的磁场中能产生足够大的感应电动势。

实例1：测试产品为加湿器

请参阅2和图3，主电路为差模电路；主电路包括整流桥2，整流桥2输入端与市电连接，输出端正极与主绕组11连接，主绕组11另一端与外界负载的正极连接，负载负极与整流桥2负极输出端连接，形成回路；测试得到主电路中不同频段下零线的emi值；其中emi的值如图11-图13所示；图11至图14分别是未加次绕组12、次绕组12数量为1、次绕组12数量为3和次绕组12数量为9时；4种不同情况下的emi测试报告；图11至图14的表格中横坐标为交流电的频率，纵坐标为emi的值；直线qv表示标准峰值，av表示标准平均值；多段线qv表示实际测试峰值，多段线av表示实际测试平均值；其中，行业内实际测得的平均和峰值均不应高于标准值；对比图11和图12，次绕组12数量为1是，mei的实测峰值和平均值基本没有变化；再对比图13，次绕组12数量为3时，emi实测峰值有略微的降低，平均值基本无变化；次绕组12为9时，emi实测峰值和峰值有明显的降低；与未设绕组相比，峰值降低了约5dbuv，平均值降低了约10dbuv；可知增加至少3圈次绕组12后，mei的值开始得到抑制，在次绕组12为9圈时，对emi开始有明显的抑制效果；且次绕组12的圈数越多，对emi的抑制效果越好。

请参阅图4，本实用新型提供的双绕组电感器还可以包括骨架13，主绕组11缠绕在骨架13上，且骨架13为绝缘材料；骨架13通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状；优选的骨架13采用塑料制成的圆环状，主绕组11选用铜丝，直接缠绕在圆环上，次绕组12选用漆包线，直接缠绕在铜丝上。

在本实施例中，请参阅图5，骨架13还设有内腔，内腔设有磁芯14；磁芯14包括磁心和铁心；磁心一般采用镍锌铁氧体(nx系列)或锰锌铁氧体(mx系列)等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“e”形、罐形等多种形状；铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等，其外形多为“e”型；在内腔插入磁芯14后可以把磁场更紧密的约束在电感元件周围，起到电感的作用，滤除干扰信号的效果更好。

参阅图5，第一个具体的方式为，主绕组11为铜线直接缠绕在塑料制成的圆环上，次绕组12选用漆包线，直接缠绕在铜线上；圆环内腔设有柱形的磁性材质。

参阅图6，第二个具体的方式为，磁芯14选用柱形磁性材质；主绕组11选用铜线，缠绕在磁芯14上，次绕组12选用漆包线，直接缠绕在主绕组11上。

在次绕组12的电连接回路中，一个方案，请参阅图7，次绕组12首尾两端通过导线直接连接，形成闭合回路；由于交流电的特性，另一个方案，请参阅图8，次绕组12首端与电容3一端连接，电容3另一端与次绕组12尾端连接，形成闭合回路。

实施例2：

请参阅图9和图10，主电路为工模电路；主电路包括整流桥2，整流桥2的输入端接收市电的输入，输出端正极与第一主绕组111连接，第一主绕组111与外界负载正极电连接；输出端负极与第二主绕组121连接，第二主绕组121与外界负载负极电连接；其中，次绕组12的匝数为3；第一主绕组111和第二主绕组121直接缠绕在塑料制成的圆环上，次绕组12选用漆包线，第一次绕组112选用漆包线直接缠绕在第一主绕组111上，第二次绕组122采用漆包线直接缠绕在第二主绕组121上；且圆环中心设有磁芯14。

测试得到主电路中不同频段下零线和火线的emi值；其中emi的值如图15-图18所示；图15至图18分别是未加次绕组12是零线的emi测试报告、增加3圈次绕组12时零线的emi测试报告、未加次绕组12是火线的emi测试报告、增加3圈次绕组12时火线的emi测试报告；图15至图18的表格中横坐标为交流电的频率，纵坐标为emi的值；直线qv表示标准峰值，av表示标准平均值；多段线qv表示实际测试峰值，多段线av表示实际测试平均值；其中，行业内实际测得的平均和峰值均不应高于标准值；对比图15和图16，零线上mei的实测峰值和平均值均下降约5dbuv；再对比图17和18，火线上mei的实测峰值和平均值均下降约5dbuv；可见增加了次绕组12对emi有明显的抑制效果；再结合实施例1可以看出，实施例1中次绕组12为9匝时才能达到的效果与本实施例中次绕组12为3圈时，emi抑制效果相当；也能证明增加磁芯14后的抑制效果更佳！不难得出，次绕组12的匝数和次绕组12中磁场强度是影响emi抑制效果的两个重要因素。

本实用新型的优势在于：

1、本实用新型提供一种双绕组电感器，利用双绕组的特征将交变杂波产生的感应磁场在次绕组的回路中转换为感应电流，并以热量的形式消耗；相比于传统的滤波电感，抗电磁干扰的效果显著提高；

2、本实用新型提供的双绕组电感还包括骨架，主绕组包括第一主绕组和第二主绕组，第一主绕组与第二主绕组对称缠绕在骨架上；且第一主绕组与电路的正极电连接，第二主绕组与电路的负极电连接；形成共模的滤波形式，mei效果相对差模滤波更佳。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。