CN111312496B - 可调节共模的变压器及其共模调节方法 - Google Patents

可调节共模的变压器及其共模调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调节共模的变压器，包括骨架、磁芯、至少一个初级绕组、至少一个屏蔽层绕组、至少一个次级绕组，所述磁芯安装于所述骨架上；所述初级绕组、屏蔽层绕组和次级绕组根据设计要求层绕于所述骨架上；所述屏蔽层绕组包括至少两段线圈；相邻线圈之间通过抽头连接；上述可调节共模的变压器及其共模调节方法，通过剪断屏蔽层绕组线圈之间的抽头，来调整屏蔽层绕组的面积和屏蔽位置,实现对变压器的共模值调整，使共模值偏向负值或者正值的变压器的共模电压值达到规定范围，无需对所有共模值不良的变压器进行报废，节省了生产成本，提高了工作效率。

Description

可调节共模的变压器及其共模调节方法
技术领域
本发明涉及变压器共模技术领域，具体为可调节共模的变压器及其共模调节方法。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来实现电压转换，能量传输装置，实际高频变压器的输入端是整流后的直流方波，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。
现有的变压器使用过程中经常发生共模不良的问题，导致诸多问题的发生， 目前通常的解决办法，在做测试样品时，通过调整屏蔽层面积、调整绝缘层的厚度等方法来改变样品的共模值，使共模值达到规定范围内。但是，即便同一型号的样品的共模值符合要求，在进行大批量生产时，因为每个变压器屏蔽层、绝缘层缠绕的松紧度或者疏密度不同，也很容易导致批量生产的变压器的共模值不良，共模值不良的变压器只能做报废处理，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明提供了一种可调节共模的变压器及其共模调节方法。
一种可调节共模的变压器，包括骨架、磁芯、至少一个初级绕组、至少一个屏蔽层绕组、至少一个次级绕组，所述磁芯安装于所述骨架上；所述初级绕组、屏蔽层绕组和次级绕组根据设计要求层绕于所述骨架上；所述屏蔽层绕组包括至少两段线圈；相邻线圈之间通过抽头连接。
在其中一个实施例中，所述屏蔽层绕组位于初级绕组和次级绕组之间。
在其中一个实施例中，所述屏蔽层绕组为铜线绕组。
在其中一个实施例中，所述抽头与线圈采用相同材质的线材串联连接。
变压器共模调节方法，
第一步：获取变压器的共模值；
第二步：判断共模电压值是否在预设共模值范围内；
第三步：对超出预设共模值的变压器按照偏向正值或负值进行分类；
第四步：分别剪断单个偏向正值或负值的变压器屏蔽层绕组线圈抽头30；
第五步：对剪断抽头的变压器的共模值进行测试；
第六步：判断单个偏向正值或负值的变压器的共模值是否在预设范围内；
第七步：是则整组保留，否则整组报废。
在其中一个实施例中，根据变压器的型号来设定剪断线圈的匝数。
上述可调节共模的变压器及其共模调节方法，通过剪断屏蔽层绕组线圈之间的抽头，来调整屏蔽层绕组的面积和屏蔽位置,实现对变压器的共模值调整，使共模值偏向负值或者正值的变压器的共模电压值达到规定范围，无需对所有共模值不良的变压器进行报废，节省了生产成本，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明一实施例可调节共模的变压器的屏蔽层绕组线圈抽头剪断前结构示意图；
图2为图1本发明一实施例可调节共模的变压器的屏蔽层绕组线圈抽头剪断后结构示意图；
图3为图1本发明一实施例可调节共模的变压器的屏蔽层绕组线圈抽头剪断前剖视结构示意图；
图4为图2本发明一实施例可调节共模的变压器的屏蔽层绕组线圈抽头剪断后剖视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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“和/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。
如图1所示，一种可调节共模的变压器，包括骨架10、磁芯、至少一个初级绕组、至少一个屏蔽层绕组20、至少一个次级绕组，所述磁芯安装于所述骨架10上；所述初级绕组、屏蔽层绕组20和次级绕组根据设计要求层绕于所述骨架10上；所述屏蔽层绕组20包括至少两段线圈；相邻线圈之间通过抽头30连接。
在其中一个实施例中，所述屏蔽层绕组20位于初级绕组和次级绕组之间。
在其中一个实施例中，所述屏蔽层绕组20为铜线绕组。
在其中一个实施例中，所述抽头30与线圈采用相同材质的线材串联连接。
如图2、图3、图4所示，变压器共模调节方法，
第一步：获取变压器的共模值；
第二步：判断共模电压值是否在预设共模值范围内；
第三步：对超出预设共模值的变压器按照偏向正值或负值进行分类；
第四步：分别剪断单个偏向正值或负值的变压器屏蔽层绕组20线圈抽头30；
第五步：对剪断抽头30的变压器的共模值进行测试；
第六步：判断单个偏向正值或负值的变压器的共模值是否在预设范围内；
第七步：是则整组保留，否则整组报废。
现有技术中在制作样品时对变压器共模值进行测量，通过调整变压器的屏蔽层面积等方式来使共模值达到预设范围时，此时，变压器的屏蔽层绕组的面积也确定下来了，这种情况下变压器的屏蔽层绕组通常都是有一段连续线圈构成的，当屏蔽层绕组面积确定之后就把绕组的一端接地，另一端缠绕在pin针或骨架上，然后进行大批量生产。
而本申请采用的方式为制作样品将变压器的屏蔽层绕组至少为两段线圈，相邻线圈之间通过抽头30进行连接，抽头30材质与线圈的材质为相同材质，然后开始批量生产。
当批量生产完毕后，需要对大批量的变压器进行共模电压值检测时，例如，示波器，得出共模电压值并获取电压波形。
检测每个变压器的共模值是否在预设值的范围内，如果在预设值范围内的表示符合要求，放在良品的储存处。如果超出预设值的范围时，通过共模值的电压波形来判断共模电压值是偏向正方向或者负方向，并将对共模值偏向正方向和负方向的变压器分成两组，分别为共模值偏向正方向的一组和共模值偏向负方向的一组。分别在共模值偏向正方向的一组和共模值偏向负方向的一组任意拿出一个变压器，然后剪断抽头30，对剪断抽头30的两个变压器分别进行测试共模值，测试共模值在预设范围内的变压器所在的那个组为良品组，整个良品组内的变压器全部剪断抽头30，放入良品储存处，另一组则做报废处理。
测试结果如表格1-1所示。
测试型号：10-PQ2011V1020-XXX 测试项目：共模 单位：mV
共模规格：-28mV ~ +39mV 测试数量：100个
测试数据
7.89 4.3 -21.3 -21.26 -24.81 4.03 11.31 -24.18 27.48 -53.92
-7.92 10.5 -24 11.76 -26.7 -9.45 50.12 10.05 -19.15 29.91
8.61 12.39 41.32 32.51 -12.23 12.39 12.75 23.26 -54.1 6.64
4.03 21.64 3.85 22.45 3.22 -14.39 -16.18 25.68 -10.43 13.2
-13.67 9.6 -43.77 -8.73 -11.96 -37.3 -8.82 31.7 27.57 3.32
19.84 1.52 12.75 -4.95 9.96 8.25 39.37 -35.4 -15.91 29.1
4.84 2.59 18.23 -32.36 -33.7 29.82 26.31 3.04 -19.15 -21.93
8.07 38.26 -18.34 16.25 14.72 -23.82 23.17 41.66 -21.84 6.37
39.07 22.18 22.54 3.04 19.57 4.03 -8.37 -11.78 13.73 19.3
36.64 -6.84 -7.02 10.32 2.05 -25.11 6.64 52.82 10.86 9.95
1-1
共模值超上限的变压器为6个，共模值超下限的变压器为7个，经过测量，偏向负值的变压器剪断抽头30后，共模值达到预设共模值，做良品处理，将共模值超上限的变压器为6个做报废处理，共模值超下限的变压器为7个。将共模值超下限的7个变压器重新进行测试，得到如表格1-2的结果：
原共模值 剪断之后的共模值
-54.1 -26.1
-43.77 -21.2
-32.36 -17.6
-53.92 -25.2
-35.4 -15.2
-33.7 -16.7
-37.3 -18.1
1-2
本型号变压器减掉的圈数为0.6圈，经过试验验证，减少合适的圈数会使共模值偏向正值，超过下限有7%的不良率，通过剪断调节处，再进行测试，数值全部符合标准，提升产品良品率。
上述可调节共模的变压器及其共模调节方法，通过剪断屏蔽层绕组20线圈之间的抽头30，来调整屏蔽层绕组20的面积和屏蔽位置,实现对变压器的共模值调整，使共模值偏向负值或者正值的变压器的共模电压值达到规定范围，无需对所有共模值不良的变压器进行报废，节省了生产成本，提高了工作效率。
其中一个实施例中，根据变压器的型号来设定剪断线圈的匝数。
为了更加快速完成共模值的调整，同一型号的变压器剪断线圈的匝数已经预先确定完成，在设计之前已经预留了预设长度的线圈，当需要剪断抽头30时，直接剪断抽头30即可，提高了工作效率，避免剪错线圈的匝数，造成变压器的报废情况出现。
根据变压器原理可知，变压器的初级绕组Np和次级绕组Ns的电压差ΔVps，初次级绕组Np通过此层的空隙形成寄生电容Cps，在层间电容Cps上形成从初级往次级方向的共模电流Ips；即Ips＝Qps/t＝Cps*ΔVps/t。初级绕组Np和次级绕组间Ns存在寄生电容Cps，初级绕组的动点具有较高的高频电压，在高频通断中，通过初级绕组Np与次级绕组Ns之间的寄生电容为通道，形成共模电流通道，将初级电压耦合到次级。
次级绕组Ns与屏蔽层绕组E1的电压差为ΔVE1s，并形成第一层间电容CE1s，在第一层间电容CE1s上形成从次级往初级方向的共模电流IsE1；
即：IsE1＝QsE1/t＝CE1s*ΔVE1s/t。
当Ips＝IsE1时，则此变压器结构达到消除共模噪声的目的。根据公式U=IR，此时的共模电压也为零。当共模电压U超出预设的电压值时，我们通过波形来确定电压值时偏向正方向还是偏向负方向，在做针对性的调整。根据公式C=εS/4πkd，ε为介电常数，S：极板正对面积，k：静电力常量，d：极板间的距离。那改变寄生电容Cps或者一层间电容CE1s的值通常需要改变S：极板正对面积或d：极板间的距离。
例如：当共模电压U超出预设的电压值时偏向负方向时，减小屏蔽层绕组E1的绕线匝数，屏蔽层绕组E1的绕线匝数减小，则次级绕组Ns与屏蔽层绕组E1之间的极板正对面积减小，根据公式CE1s=εS/4πkd，则CE1s减小；而初级绕组Np和次级绕组Ns之间的正对面积增大，同时Qps与QsE1为相反电荷方向，即Cps*ΔVps= CE1s*ΔVE1s，使共模电压值偏向正方向，根据电荷相互中和的原理，使共模电压值达到预设电压范围内，使变压器的共模电压值达到理想值，消除共模噪声。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例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 (4)

1.变压器共模调节方法，其特征在于：
该变压器包括，骨架、磁芯、至少一个初级绕组、至少一个屏蔽层绕组、至少一个次级绕组，所述磁芯安装于所述骨架上；所述初级绕组、屏蔽层绕组和次级绕组根据设计要求层绕于所述骨架上；所述屏蔽层绕组包括至少两段线圈；相邻线圈之间通过抽头连接；
第一步：获取变压器的共模值；
第二步：判断共模电压值是否在预设共模值范围内；
第三步：对超出预设共模值的变压器按照偏向正值或负值进行分类；
第四步：分别剪断单个偏向正值或负值的变压器屏蔽层绕组线圈抽头；
第五步：对剪断抽头的变压器的共模值进行测试；
第六步：判断单个偏向正值或负值的变压器的共模值是否在预设范围内；
第七步：是则整组保留，否则整组报废；
当共模电压U超出预设的电压值时偏向负方向时，减小屏蔽层绕组E1的绕线匝数，屏蔽层绕组E1的绕线匝数减小，则次级绕组Ns与屏蔽层绕组E1之间的极板正对面积减小；所述屏蔽层绕组位于初级绕组和次级绕组之间。
2.根据权利要求1所述的变压器共模调节方法，其特征在于：根据变压器的型号来设定剪断线圈的匝数。
3.根据权利要求1所述的变压器共模调节方法，其特征在于：所述屏蔽层绕组为铜线绕组。
4.根据权利要求1所述的变压器共模调节方法，其特征在于：所述抽头与线圈采用相同材质的线材串联连接。
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