CN109920633A - 减小电磁干扰的变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种减小电磁干扰的变压器，包括骨架、初级缠绕组件、屏蔽缠绕组件、次级绕组、辅助电源绕组及骨架上设置有绕线区；初级缠绕组件包括第一初级绕组和第二初级绕组，第一初级绕组缠绕于骨架的绕线区上；屏蔽绕组包括第一屏蔽绕组及第二屏蔽绕组，第一屏蔽绕组缠绕于第一初级绕组外；次级绕组缠绕于第一屏蔽绕组外，第二屏蔽绕组缠绕于次级绕组外，第二初级绕组反相位逆绕于第二屏蔽绕组外；辅助电源绕组缠绕于第二初级绕组外。本发明为一种减小电磁干扰的变压器，减小了对初级绕组间分布电容，进而减小初级和次级层间的耦合电容，那么绕组的端口等效电容也随之变小，从而达到减小电磁干扰的目的。

Description

减小电磁干扰的变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，特别是涉及一种减小电磁干扰的变压器。

背景技术

在现目前电子产品盛行的时代，几乎人们每时每刻都有接触得到，然而现代的电子产品功能越来越强大，电子线路也越来越复杂，电磁干扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了主要问题。为了减少这些电子产品在工作状态下给外界带来的干扰和受外界环境的干扰，每个国家和地区都有制定与之对应的标准来判断电子产品的合格与否。为了减小这些干扰，工程师们都知道做一些防电磁干扰(EMI)的方法，比如：滤波电路用一级、两级甚至三级滤波、调整PCB铜箔的走线、增加一些吸收电路、在晶体管的引脚加一些磁珠等等。

然而，众所周知增加元器件务必会带来成本的提高、工作效率的降低以及多一个元器件多一份风险。我们都知道产生电磁干扰(EMI)需要同时具备以下三个条件，即电磁干扰(EMI)三要素：干扰源、干扰传播途径(或传输通道)以及敏感设备。那么如何在不影响效率、不增加成本的前提下简单而有效的减小电磁干扰(EMI)就成为了关键的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、效率较高的以及减小电磁干扰的变压器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种减小电磁干扰的变压器，包括：

骨架，所述骨架上设置有绕线区；

初级缠绕组件，所述初级缠绕组件包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一初级绕组缠绕于所述骨架的绕线区上；

屏蔽缠绕组件，所述屏蔽绕组包括第一屏蔽绕组及第二屏蔽绕组，所述第一屏蔽绕组缠绕于所述第一初级绕组外；

次级绕组，所述次级绕组缠绕于所述第一屏蔽绕组外，所述第二屏蔽绕组缠绕于所述次级绕组外，所述第二初级绕组反相位逆绕于所述第二屏蔽绕组外；及

辅助电源绕组，所述辅助电源绕组缠绕于所述第二初级绕组外。

在其中一个实施例中，所述第一屏蔽绕组的绕线线圈数和所述第二屏蔽绕组的绕线线圈数比为1:1。

在其中一个实施例中，所述第一屏蔽绕组的绕线线径与所述第二屏蔽绕组的绕线线径相等。

在其中一个实施例中，所述第二初级绕组与所述第一初级绕组的缠绕方向相反。

在其中一个实施例中，所述第二初级绕组的绕线圈数为28TS～32TS。

在其中一个实施例中，所述屏蔽缠绕组件还包括第一绝缘带，所述第一绝缘带包覆于所述第一屏蔽绕组外。

在其中一个实施例中，所述屏蔽缠绕组件还包括第二绝缘带，所述第二绝缘带包覆于所述次级绕组外。

在其中一个实施例中，所述第一绝缘带的厚度和所述第二绝缘带的厚度相同。

在其中一个实施例中，所述第二初级绕组的绕线为铜线。

在其中一个实施例中，所述骨架上开设有入线槽和出线槽，所述第二初级绕组的起始端嵌置于所述入线槽内，所述第二初级绕组的收线端嵌置于所述出线槽内。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种减小电磁干扰的变压器，通过设置反相位逆绕的第二初级绕组，并且，调整第二初级绕组的起收线端，来减小对初级绕组间分布电容，再通过在第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组间添加屏蔽绕组，来减小了初级和次级层间的耦合电容，综上所述采用变压器反相位逆绕法让线圈上下层相邻匝间的压差变小，这就让分布电容和耦合电容变小，那么绕组的端口等效电容也随之变小，从而达到减小电磁干扰的目的；并且，该变压器的结构简单，绕线方便，相比于现有的变压器来说，不仅不会影响变压器的效率和成本，还可以提高对电磁的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的减小电磁干扰的变压器的结构示意图；

图2为图1所示的减小电磁干扰的变压器的内部结构示意图；

图3为图1所示的减小电磁干扰的变压器的另一实施例的结构示意图；

图4为图1所示的减小电磁干扰的变压器的结构原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

电磁干扰(EMI)的三要素：干扰源、干扰传播途径(或传输通道)以及敏感设备。此方案就是从电磁干扰(EMI)的源头入手去决解。在反激式的变压器设计中，我们通常会用三明治绕法中的初级夹次级的绕法来设计，这种绕法可以减小变压器的漏感，减小功率开关管的电压应力从而来减小吸收电路，间接地提高产品效率。但是采用三明治绕法会增加初次级之间的耦合电容，在开关电源的工作过程中，绕组的分布电容反复充放，不仅使电源效率降低，它还与绕组的分布电感构成LC振荡器会产生振铃噪声，这些就将产生电磁干扰从而给外界带来干扰。反激式单输出电源变压器设计(普通三明治绕法)，变压器分为4个绕组，初级绕组N1、N3，次级绕组N2，辅助电源绕组N4。普通三明治绕法导致变压器的分布电容和初次级的耦合电容加大，导致电磁干扰(EMI)加大。

请参阅图1和图2，一种减小电磁干扰的变压器，包括：骨架100，初级缠绕组件200、屏蔽缠绕组件300、次级绕组400及辅助电源绕组500，需要说明的是，所述骨架100用于缠绕各个线圈；所述初级缠绕组件200用于接收电源输出的电压信号，并根据所述电压信号提供输入电压信号给所述次级绕组；所述屏蔽缠绕组件300接地，并且作为变压器的屏蔽层，用于调整变压器的寄生电容，并抑制EMI干扰；所述次级绕组400与负载相连，用于根据输入电压信号输出供电电压，给负载供电；所述辅助电源绕组500用于将供电电压转化为辅助电压信号。

需要说明的是，所述骨架100上设置有绕线区110；所述绕线区110为一个U型绕线结构，方便实现对各个线圈的绕线，提高变压器的稳定性。

请参阅图2，所述初级缠绕组件200包括第一初级绕组210和第二初级绕组220，所述第一初级绕组210缠绕于所述骨架100的绕线区110上。需要说明的是，所述第一初级绕组210为第一初级线圈，用于接收电源输入的电压信号；所述第二初级绕组220为第二初级线圈，用于反相位逆绕于骨架上，即当第一初级绕组210的绕制在骨架上的方向为顺时针的时候，则第二初级绕组220绕制在骨架上的方向为逆时针，所述第二初级绕组220与所述第一初级绕组210的缠绕在方向相反；并且，调整第二初级绕组的起收线端，来减小对初级绕组间分布电容，再通过在第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组间添加屏蔽绕组，来减小了初级和次级层间的耦合电容，综上所述采用变压器反相位逆绕法让线圈上下层相邻匝间的压差变小，这就让分布电容和耦合电容变小，那么绕组的端口等效电容也随之变小，从而达到减小电磁干扰的目的

请参阅图2，所述屏蔽绕组300包括第一屏蔽绕组310及第二屏蔽绕组320，所述第一屏蔽绕组310缠绕于所述第一初级绕组210外。需要说明的是，所述第一屏蔽绕组310用于将原边的共模干扰信号通过屏蔽层返回到大地；所述第二屏蔽绕组320用于将原边的共模干扰信号通过屏蔽层返回到大地。

还需要说明的是，请参阅图3，在本实施例的变压器中包括了6个绕组，第一初级绕组N1、第二初级绕组N3，次级绕组N2，辅助电源绕组N4，第一屏蔽绕组NC1和第二屏蔽绕组NC2。

请参阅图2，所述次级绕组400缠绕于所述第一屏蔽绕组310外，所述第二屏蔽绕组320缠绕于所述次级绕组400外，所述第二初级绕组220反相位逆绕于所述第二屏蔽绕组320外；所述辅助电源绕组500缠绕于所述第二初级绕组220外。需要说明的是，如此，通过设置反相位逆绕的第二初级绕组220，使得变压器反相位逆绕法让线圈上下层相邻匝间的压差变小，这就让分布电容和耦合电容变小，那么绕组的端口等效电容也随之变小，从而达到减小电磁干扰(EMI)的目的。并且，变压器反相位逆绕法在达到防电磁干扰(EMI)标准的情况下，还可以有效的降低产品成本和提高产品效率。

需要说明的是，所述第一屏蔽绕组310的绕线线圈数和所述第二屏蔽绕组320的绕线线圈数比为1:1。在本实施例中，所述第一屏蔽绕组310的绕线线圈数为1.1圈(引线铜箔)，同理，所述第二屏蔽绕组320的绕线线圈数也为1.1圈(引线铜箔)，如此，可以保证变压器的屏蔽效果，提高变压器的稳定性，并且减小变压器所带来的电磁干扰。

需要说明的是，所述第一屏蔽绕组310的绕线线径与所述第二屏蔽绕组320的绕线线径相等。在本实施例中，所述第一屏蔽绕组310的绕线线径的大小为0.025mm，也就是所述第一初级绕组210的绕线的直径为0.025mm。如此，可以保证变压器的合理设计，提高变压器的稳定性。进一步地，所述第二初级绕组的绕线为铜线。

需要说明的是，所述第二初级绕组220与所述第一初级绕组210的缠绕方向相反。在本实施例中，所述第一初级绕组、辅助电源绕组及第一屏蔽绕组和第二屏蔽绕组都是顺时针的绕制方式缠绕在骨架100上，而唯独第二初级绕组是以相反的方向缠绕于骨架上，即以逆时针的方式缠绕于骨架上。所以，我们就需要将第二初级绕组的相位对调过来，也就是将第二初级绕组的起收线对调，这样才能满足设计的合理性；从而即使得线圈上下层相邻匝间的压差变小，并且也使得分布电容和耦合电容变小，进而使得绕组的端口等效电容也随之变小，这样既可以达到减小电磁干扰(EMI)的目的，又满足设计的正确合理性。

需要说明的是，所述第二初级绕组的绕线圈数为28TS～32TS。在本实施例中，优选的，所述第二初级绕组的绕线圈数为30TS。并且，所述第二初级绕组的起始端为骨架的PIN3脚，并且收线端为骨架的PIN2脚，而所述第一初级绕组的起始端为骨架的PIN1脚，并且收线端为骨架的PIN2脚，这样就构成了与第一初级绕线成相反的相位，从而就解决了逆时针绕制所造成的相位相反的问题。

需要说明的是，请参阅图3，所述屏蔽缠绕组件300还包括第一绝缘带330，所述第一绝缘带330包覆于所述第一屏蔽绕组210外。所述屏蔽缠绕组件300还包括第二绝缘带340，所述第二绝缘带340包覆于所述次级绕组400外。还需要说明的是，所述第一绝缘带330的厚度和所述第二绝缘带340的厚度相同。通过设置第一绝缘带330，可以更加紧密地将第一屏蔽绕组210缠绕在第一初级绕组上，而第二绝缘带340可以更加紧密地将次级绕组400缠绕在第一屏蔽绕组210上。

需要说明的是，所述骨架上开设有入线槽和出线槽，所述第二初级绕组的起始端嵌置于所述入线槽内，所述第二初级绕组的收线端嵌置于所述出线槽内。在本实施例中，嵌置于入线槽的第二初级绕组的起始端，即第二初级绕组的起始端通过入线槽与所述骨架的PIN3脚电连接，嵌置于出线槽的第二初级绕组的收线端，即第二初级绕组的收线端通过出线槽与所述骨架的PIN2脚电连接。如此，可以实现第二初级绕组的反相位逆绕。

可以理解，为了保证变压器的结构紧凑性，以提高变压器的输入电压信号和输出电压信号的可靠性，同时为了提高变压器的结构稳定性，在一实施方式中，请再次参阅图1，所述变压器还包括绝缘隔离组件，所述绝缘隔离组件包括第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，所述第一绝缘层嵌置于所述第一初级绕组和所述第一屏蔽绕组之间，且所述第一绝缘层紧密缠绕于所述第一初级绕组上，所述第二绝缘层嵌置于所述第二屏蔽绕组和所述第二初级绕组之间，且所述第二绝缘层紧密缠绕于所述第二屏蔽绕组上，所述第三绝缘层嵌置于所述第二初级绕组和所述辅助电源绕组之间，且所述第三绝缘层紧密缠绕于所述第二初级绕组上。如此，通过设置第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，当各绝缘层缠绕在各个绕组上的时候，可以加强各个绕组之间的层间绝缘，并且使得变压器的结构更紧凑，提高变压器绝缘等级，同时提高变压器的结构稳定性。

还需要说明的是，请参阅图4，在本发明一实施方式中的变压器的绕线方式进行具体说明：

变压器的第一初级绕组N1起线于变压器的PIN1脚，收线于变压器的PIN2脚，变压器的第二初级绕组N3起线于变压器的PIN3脚，收线于变压器的PIN2脚，并且第二初级绕组N3进行逆时针缠绕，变压器的第一屏蔽绕组NC1起线于变压器的PIN6脚，收线端悬空，变压器的第二屏蔽绕组NC2同样起线于变压器的PIN6脚，收线端悬空，变压器的次级绕组N2起线于变压器的PIN8脚，收线于变压器的PIN11脚，变压器的辅助电源绕组N4起线于变压器的PIN5脚，收线于变压器的PIN6脚。

由此可以得知，第一初级绕组N1和第二初级绕组N3的收线端均为变压器的PIN2脚，同时第二初级绕组N3进行逆时针缠绕，可以减小初级绕组间的分布电容，进而达到减小电磁干扰(EMI)的目的。

为了方便进行线圈的绕组、提高绕线时的效率，为了提高绕线后的结构紧凑性，提高变压器的结构稳定性，并且为了减小初级绕组间的分布电容，进而达到减小电磁干扰的目的。例如，一实施方式中，请参阅图2和图3，所述第一初级绕组包括一紧密缠绕于所述骨架上的初级粗线，所述初级粗线顺时针缠绕于所述骨架上形成多圈初级粗线圈，相邻两圈所述初级粗线圈的外侧壁紧密贴合在一起；所述第二初级绕组包括一紧密缠绕于所述第二屏蔽绕组上的初级细线，所述初级细线逆时针缠绕于所述第二屏蔽绕组上形成多圈初级细线圈，相邻两圈所述初级细线圈之间设置有间隔，所述初级粗线的线径大于所述初级细线的线径。

需要说明的是，各所述初级粗线圈排成一列缠绕于所述骨架上，不会出现重叠的线圈移位的情况，从而可以方便进行线圈的绕组、提高绕线时的效率；还可以提高绕线后的结构紧凑性，提高变压器的结构稳定性。并且，通过设置相邻两圈所述初级粗线圈的外侧壁紧密贴合在一起，可以两两线圈之间也会具有相互抵持的作用力，不仅可以提高绕线后的结构紧凑性，进而提高变压器的结构稳定性，还进一步提高绕线时的绕线效率。

还需要说明的是，通过设置顺时针缠绕的初级粗线以及逆时针缠绕的初级细线，并且初级粗线的线径大于初级细线的线径，使得与第一初级绕组和第二初级绕组具有相反的相位，减小初级绕组间的分布电容，使得线圈上下层相邻匝间的压差变小，也使得分布电容和耦合电容变小，进而使得绕组的端口等效电容也随之变小，从而可以达到减小电磁干扰(EMI)的目的。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种减小电磁干扰的变压器，通过设置反相位逆绕的第二初级绕组，并且，调整第二初级绕组的起收线端，来减小对初级绕组间分布电容，再通过在第一初级绕组、第二初级绕组和次级绕组间添加屏蔽绕组，来减小了初级和次级层间的耦合电容，综上所述采用变压器反相位逆绕法让线圈上下层相邻匝间的压差变小，这就让分布电容和耦合电容变小，那么绕组的端口等效电容也随之变小，从而达到减小电磁干扰的目的；并且，该变压器的结构简单，绕线方便，相比于现有的变压器来说，不仅不会影响变压器的效率和成本，还可以提高对电磁的抗干扰能力。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种减小电磁干扰的变压器，其特征在于，包括：

骨架，所述骨架上设置有绕线区；

初级缠绕组件，所述初级缠绕组件包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一初级绕组缠绕于所述骨架的绕线区上；

屏蔽缠绕组件，所述屏蔽绕组包括第一屏蔽绕组及第二屏蔽绕组，所述第一屏蔽绕组缠绕于所述第一初级绕组外；

次级绕组，所述次级绕组缠绕于所述第一屏蔽绕组外，所述第二屏蔽绕组缠绕于所述次级绕组外，所述第二初级绕组反相位逆绕于所述第二屏蔽绕组外；及

辅助电源绕组，所述辅助电源绕组缠绕于所述第二初级绕组外。

2.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第一屏蔽绕组的绕线线圈数和所述第二屏蔽绕组的绕线线圈数比为1:1。

3.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第一屏蔽绕组的绕线线径与所述第二屏蔽绕组的绕线线径相等。

4.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第二初级绕组与所述第一初级绕组的缠绕方向相反。

5.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第二初级绕组的绕线圈数为28TS～32TS。

6.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述屏蔽缠绕组件还包括第一绝缘带，所述第一绝缘带包覆于所述第一屏蔽绕组外。

7.根据权利要求6所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述屏蔽缠绕组件还包括第二绝缘带，所述第二绝缘带包覆于所述次级绕组外。

8.根据权利要求7所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第一绝缘带的厚度和所述第二绝缘带的厚度相同。

9.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述第二初级绕组的绕线为铜线。

10.根据权利要求1所述的减小电磁干扰的变压器，其特征在于，所述骨架上开设有入线槽和出线槽，所述第二初级绕组的起始端嵌置于所述入线槽内，所述第二初级绕组的收线端嵌置于所述出线槽内。