專利名稱：一種三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法及變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及三明治繞法變壓器技術領域，特別涉及一種三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法及變壓器。
背景技術：
首先介紹三明治繞法當變壓器包括初級繞組和次級繞組時，將初級繞組分為兩半，一半繞在最外邊，一半繞在最里邊，中間繞制次級繞組；當變壓器包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組時，同理將初級繞組分為兩半，一半繞在最外邊，一半繞在最里邊，中間繞制次級繞組和輔助繞組。參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術中三明治繞法變壓器的原理圖。該變壓器包括兩組輸入繞組(第一組初級繞組Al和第二組初級繞組k2~)、一個次級繞組C、一個輔助繞組B和一個高磁通密度的磁芯。A2的兩個終端為1和2，Al的兩個終端為2和3，B的兩個終端為4和 5，C的兩個終端為8和10。參見圖2，該圖為圖1對應的橫截面圖。在開關電源中，為了使初級繞組和次級繞組充分耦合，提高開關電源的轉換效率， 開關電源中的變壓器常采用三明治繞法。但是，三明治繞法會引起變壓器初級繞組和次級繞組之間的寄生電容增加(理論上是順繞方法的兩倍)，寄生電容將引起開關電源的共模干擾上升。參見圖3，該圖為現(xiàn)有技術中原邊控制的開關電源變換器的原理圖。所述變換器1包括整流橋106、輸入濾波電容107、功率開關101、控制芯片104、 變壓器103、整流二極管102、輸出電容108和Y電容Cy。輸入的交流電AC經(jīng)過整流橋106整流后，再經(jīng)過輸入濾波電容107濾波后提供給變壓器103。其中，所述變壓器103具有儲存和傳輸能量的功能，其包括初級繞組A、次級繞組C、與初級繞組A耦合的輔助繞組B ；所述輔助繞組B用于為控制芯片104提供能量，控制芯片104用于控制功率開關101的開通和關斷。次級繞組C輸出的電源經(jīng)過整流二極管 102的整流和輸出電容108的濾波，最后輸出穩(wěn)定的電壓Vout和電流。Y電容Cy連接于初級繞組A和次級繞組C之間，為共模電流提供了低阻抗的通路， 從而降低共模干擾。但是，Cy僅可以減少部分的共模干擾，不能有效抑制共模干擾。下面介紹現(xiàn)有技術中三明治繞法變壓器的寄生電容。參見圖4，該圖為現(xiàn)有技術中三繞組變壓器中寄生電容的示意圖。圖4所示的變壓器包括兩組初級繞組(第一組初級繞組Al和第二組初級繞組 A2)、一個次級繞組C、一個輔助繞組B和一個高磁通密度的磁芯X。功率開關在開關過程中，由于電壓的瞬時變化，將在變壓器回路中產(chǎn)生高頻的共模電流，共模電流在變壓器繞組之間的寄生電容中流動。寄生電容包括第二組初級繞組A2與磁芯X之間的寄生電容Cl，第二組初級繞組 A2層間的寄生電容C2，第二組初級繞組A2與次級繞組C之間的寄生電容C3，次級繞組C與輔助繞組B之間的寄生電容C4，輔助繞組B與第一組初級繞組Al之間的寄生電容C5，第一組初級繞組Al層間電容C6以及第一組初級繞組Al到磁芯X之間的寄生電容C7。其中，以上各圖中采用黑點標識各繞組的同名端。綜上所述，目前的三明治繞法變壓器還沒有有效的措施可以大幅降低共模干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法及變壓器，能夠有效降低共模干擾。本發(fā)明提供一種三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其中變壓器包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組，所述初級繞組包括第一組初級繞組和第二組初級繞組，所述第一組初級繞組、第二組初級繞組、次級繞組和輔助繞組采用三明治繞法，設置兩組屏蔽繞組，所述屏蔽繞組設置在次級繞組與其相鄰繞組之間。優(yōu)選地，所述次級繞組兩側的屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組，所述變壓器的繞法具體為，從磁芯的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組、所述輔助繞組、所述第一屏蔽繞組、所述次級繞組、所述第二屏蔽繞組和所述第二組初級繞組。優(yōu)選地，所述第一組初級繞組由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述輔助繞組由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述輸出繞組由三層絕緣線分一層繞制。優(yōu)選地，所述第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組均由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述第一屏蔽繞組的匝數(shù)和第二屏蔽繞組的匝數(shù)均為第一組初級繞組或第二組初級繞組的單層匝數(shù)的1-2倍。本發(fā)明提供一種三明治繞法的變壓器，變壓器包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組，所述初級繞組包括第一組初級繞組和第二組初級繞組，所述第一組初級繞組、第二組初級繞組、次級繞組和輔助繞組采用三明治繞法，其特征在于，還包括兩組屏蔽繞組，所述兩組屏蔽繞組分別設置在次級繞組與其相鄰繞組之間。優(yōu)選地，所述兩組屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組，所述變壓器的結構具體為，從磁芯的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組、所述輔助繞組、所述第一屏蔽繞組、所述次級繞組、所述第二屏蔽繞組和所述第二組初級繞組。優(yōu)選地，所述第一組初級繞組由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述輔助繞組由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述輸出繞組由三層絕緣線分一層繞制。優(yōu)選地，所述第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組均由單股漆包線分一層繞制。優(yōu)選地，所述第一屏蔽繞組的匝數(shù)和第二屏蔽繞組的匝數(shù)均為第一組初級繞組或第二組初級繞組的單層匝數(shù)的1-2倍。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明提供的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法及變壓器，在次級繞組與其相鄰繞組之間分別設置一個屏蔽繞組，這樣可以降低初級繞組和次級繞組之間的寄生電容，并且為共模電流提供了新的通路，使共模電流導入GND，因此可以降低共模電流引起的共模干擾。


圖1是現(xiàn)有技術中三明治繞法變壓器的原理圖；圖2是為圖1對應的橫截面圖；圖3是現(xiàn)有技術中原邊控制的開關電源變換器的原理圖；圖4是現(xiàn)有技術中三繞組變壓器中寄生電容的示意圖；圖5是本發(fā)明開關電源中共模電流的傳輸路徑示意圖；圖6是本發(fā)明提供的三明治繞法變壓器的原理示意圖；圖7是圖6對應的變壓器的橫截面示意圖；圖8是本發(fā)明提供的帶有屏蔽繞組的三明治繞法變壓器的等效電路圖；圖9是現(xiàn)有技術中沒有屏蔽繞組的三明治繞法變壓器的等效電路圖。
具體實施例方式為了使本領域技術人員更好地理解和實施本發(fā)明的技術方案，下面介紹開關電源中共模電流的傳輸路徑。參見圖5，該圖為開關電源中共模電流的傳輸路徑示意圖。對于該開關電源變換器，其EMI的傳導干擾，采用線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(LISN =Line Impedance Stabilization Network) 301 進行傳導測試。受試設備(EUT =Equipment Under Test)產(chǎn)生的干擾源通過LISN內(nèi)部的高通濾波器和50 Ω的電阻，將干擾電流轉換成相應的電壓值，由接收機進行分析。傳導干擾中的共模干擾一般是由于開關過程中電壓的瞬態(tài)變化產(chǎn)生的，電壓的瞬態(tài)變化會通過寄生電容在兩根輸入電源線上同方向流動，并分別與大地構成電流回路，即同時作為共模電流的源線和回線。共模干擾源有功率開關101和整流二極管102，功率開關101產(chǎn)生的共模電流通過變壓器103的初級繞組與次級繞組間的寄生電容和次級輸出線對大地之間的電容，與 LISN301構成回路；整流二極管102產(chǎn)生的共模電流通過次級繞組對初級繞組的寄生電容和次級輸出線對大地的電容與LISN301構成回路。兩路信號在LISN301上之和即為接收機所接收的信號，當兩路信號之和越小，變換器對電網(wǎng)的干擾越小，EMI效果越好。由于繞組之間存在的寄生電容為共模電流提供了通路，因此，共模電流通過寄生電容形成的回路，在LISN上形成共模干擾。因此，為了降低共模電流產(chǎn)生的共模干擾，本發(fā)明在變壓器上添加了屏蔽繞組，以屏蔽共模干擾。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的三明治繞法變壓器的原理示意圖。本發(fā)明提供的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其中變壓器包括初級繞組、次級繞組C和輔助繞組B，所述初級繞組包括第一組初級繞組Al和第二組初級繞組Α2，所述第一組初級繞組Al、第二組初級繞組A2、次級繞組C和輔助繞組B采用三明治繞法。本發(fā)明在所述次級繞組C與其相鄰的繞組之間各設置一組屏蔽繞組，例如，兩組屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組Dl和第二屏蔽繞組D2。優(yōu)選地，在所述輔助繞組B和次級繞組C之間設置第一屏蔽繞組Dl ；在所述次級繞組C和第二組初級繞組A2之間設置第二屏蔽繞組D2。三明治繞法的變壓器增加了初級繞組和次級繞組的耦合面積，使得初級繞組和次級繞組有兩個相鄰的繞組，初級繞組和次級繞組的匝比很高，因此次級繞組的dV/dt可以引起初級繞組的同名端的電壓擺動比較大，由此產(chǎn)生共模噪聲，而本發(fā)明在三明治繞法的變壓器的次級繞組的兩側各加入一個屏蔽繞組，并且屏蔽繞組接于初級繞組的GND，使產(chǎn)生共模噪聲的共模電流直接導入初級繞組的GND，以降低共模噪聲。參見圖7，該圖為圖6對應的變壓器的橫截面示意圖。結合圖7說明本發(fā)明提供的三明治繞法的具體實現(xiàn)方式，如圖7所示，所述變壓器的繞法具體為，從所述磁芯X的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組Al、所述輔助繞組 B、所述第一屏蔽繞組D1、所述次級繞組C、所述第二屏蔽繞組D2和所述第二組初級繞組A2。圖7中黑點表示同名端。其中，3，4，8是同名端，當3端相對于1端電壓為正時，4 端相對于5端的電壓，8端相對于10端的電壓也為正。所述第一組初級繞組Al的兩個終端為2和3 ；所述輔助繞組B的兩個終端為4和 5 ；所述第一屏蔽繞組Dl的一端為5 ；所述第二屏蔽繞組D2的一端為5 ；所述次級繞組的兩個終端為8和10 ；所述第二初級繞組的兩個終端為1和2。所述第一組初級繞組Al由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組A2由單股漆包線分一層繞制。所述輔助繞組B由單股漆包線分一層繞制。所述輸出繞組C由三層絕緣線分一層繞制。所述第一屏蔽繞組Dl和第二屏蔽繞組D2均由單股漆包線分一層繞制?？梢杂行p小初級繞組和次級繞組次之間的寄生電容。所述第一屏蔽繞組Dl的匝數(shù)和第二屏蔽繞組D2的匝數(shù)均為第一組初級繞組Al 或第二組初級繞組A2的單層匝數(shù)的1-2倍。從圖7中可以看出，該三明治變壓器的繞法中初級繞組一分為二，分為第一組初級繞組Al和第二組初級繞組A2，這兩組初級繞組繞制在最外邊。次級繞組C和輔助繞組B 繞制在第一組初級繞組Al和第二組初級繞組A2之間。優(yōu)選地，本實施例中的變壓器中的各個繞組的每一層可以根據(jù)需要選擇合適的線徑，以使每一層繞組均鋪滿骨架。下面結合

本發(fā)明帶來的有益效果。參見圖8，該圖為本發(fā)明提供的帶有屏蔽繞組的三明治繞法變壓器的等效電路圖。屏蔽繞組可以是繞組屏蔽，也可以是銅皮屏蔽。初級繞組A的兩個終端分別是1和3，次級繞組C的兩個終端分別是8和10。屏蔽繞組的一端連接初級繞組A的終端3，使得屏蔽繞組的一端與初級繞組的終端3的電勢相同，從而使初級繞組A和次級繞組C之間的感應電荷發(fā)生變化，改變了初級繞組A和初級繞組C之間的寄生電容的分布。從圖8中可以看出，初級繞組A對次級繞組C的寄生電容為Cps，次級繞組C對初級繞組A的寄生電容為Csp。參見圖9，該圖為現(xiàn)有技術中沒有屏蔽繞組的三明治繞法變壓器的等效電路圖。圖9為沒有屏蔽繞組的變壓器的等效模型。初級繞組A的兩個終端分別為1和3，次級繞組C的兩個終端分別為8和10。初級繞組A和次級繞組C之間由于存在著電勢差，因此會在兩個繞組之間產(chǎn)生感應電荷，因此，在初級繞組A和次級繞組C之間存在著寄生電容Cps. Cps與初級繞組和次級繞組之間的電勢差、初級繞組與次級繞組之間的距離、及初級繞組和次級繞組間的面積有關。從圖9中可以看出，沒有設置屏蔽繞組的變壓器沒有使初級繞組和次級繞組之間的感應電荷發(fā)生變化，也沒有為共模電流提供新的通路?；谏鲜鋈髦卫@法變壓器中降低共模干擾的方法，本發(fā)明還提供了一種三明治繞法的變壓器，下面結合具體實施例來詳細說明其組成部分。本發(fā)明實施例提供的三明治繞法的變壓器，包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組， 所述初級繞組包括第一組初級繞組和第二組初級繞組，所述第一組初級繞組、第二組初級繞組、次級繞組和輔助繞組采用三明治繞法，還包括兩組屏蔽繞組，所述兩組屏蔽繞組分別設置在次級繞組與其相鄰的繞組之間。具體地兩組屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組，所述輔助繞組和輸出繞組之間設置的第一屏蔽繞組；所述輸出繞組和第二組初級繞組之間設置的第二屏蔽繞組。因為三明治繞法變壓器的共模干擾主要來源于初級繞組和次級繞組之間產(chǎn)生的寄生電容。因此，本申請在次級繞組的兩側各設置一個屏蔽繞組，這樣可以降低寄生電容， 并且為共模電流提供的新的通路，因此可以有效降低共模干擾。本實施例提供的所述變壓器的結構優(yōu)選的具體為，從所述磁芯的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組、所述輔助繞組、所述第一屏蔽繞組、所述次級繞組、所述第二屏蔽繞組和所述第二組初級繞組。所述第一組初級繞組由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組由單股漆包線分一層繞制。所述輔助繞組由單股漆包線分一層繞制。所述輸出繞組由三層絕緣線分一層繞制。所述第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組均由單股漆包線分一層繞制。所述第一屏蔽繞組的匝數(shù)和第二屏蔽繞組的匝數(shù)均為第一組初級繞組或第二組初級繞組的單層匝數(shù)的1-2倍。優(yōu)選地，本實施例中的變壓器中的各個繞組的每一層可以根據(jù)需要選擇合適的線徑，以使每一層繞組均鋪滿骨架。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其中變壓器包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組，所述初級繞組包括第一組初級繞組和第二組初級繞組，所述第一組初級繞組、第二組初級繞組、次級繞組和輔助繞組采用三明治繞法，其特征在于，設置兩組屏蔽繞組，所述屏蔽繞組設置在次級繞組與其相鄰繞組之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述次級繞組兩側的屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組，所述變壓器的繞法具體為，從磁芯的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組、所述輔助繞組、所述第一屏蔽繞組、所述次級繞組、所述第二屏蔽繞組和所述第二組初級繞組。
3.根據(jù)權利要求2所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述第一組初級繞組由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組由單股漆包線分一層繞制。
4.根據(jù)權利要求2所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述輔助繞組由單股漆包線分一層繞制。
5.根據(jù)權利要求2所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述輸出繞組由三層絕緣線分一層繞制。
6.根據(jù)權利要求2所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組均由單股漆包線分一層繞制。
7.根據(jù)權利要求2所述的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法，其特征在于，所述第一屏蔽繞組的匝數(shù)和第二屏蔽繞組的匝數(shù)均為第一組初級繞組或第二組初級繞組的單層匝數(shù)的1-2倍。
8.一種三明治繞法的變壓器，其特征在于，變壓器包括初級繞組、次級繞組和輔助繞組，所述初級繞組包括第一組初級繞組和第二組初級繞組，所述第一組初級繞組、第二組初級繞組、次級繞組和輔助繞組采用三明治繞法，其特征在于，還包括兩組屏蔽繞組，所述兩組屏蔽繞組分別設置在次級繞組與其相鄰繞組之間。
9.根據(jù)權利要求8所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述兩組屏蔽繞組分別為第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組，所述變壓器的結構具體為，從磁芯的底層向外層依次繞制有所述第一組初級繞組、所述輔助繞組、所述第一屏蔽繞組、所述次級繞組、所述第二屏蔽繞組和所述第二組初級繞組。
10.根據(jù)權利要求9所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述第一組初級繞組由單股漆包線分兩層繞制；所述第二組初級繞組由單股漆包線分一層繞制。
11.根據(jù)權利要求9所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述輔助繞組由單股漆包線分一層繞制。
12.根據(jù)權利要求9所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述輸出繞組由三層絕緣線分一層繞制。
13.根據(jù)權利要求9所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述第一屏蔽繞組和第二屏蔽繞組均由單股漆包線分一層繞制。
14.根據(jù)權利要求9所述的三明治繞法變壓器，其特征在于，所述第一屏蔽繞組的匝數(shù)和第二屏蔽繞組的匝數(shù)均為第一組初級繞組或第二組初級繞組的單層匝數(shù)的1-2倍。
全文摘要
本發(fā)明提供的三明治繞法變壓器中降低共模干擾的方法及變壓器，在次級繞組與其相鄰繞組之間分別設置一個屏蔽繞組，這樣可以降低初級繞組和次級繞組之間的寄生電容，并且為共模電流提供了新的通路，使共模電流導入GND，因此可以降低共模電流引起的共模干擾。
文檔編號H01F27/30GK102231318SQ20111008950
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者孫超群, 朱士海, 程增奇 申請人:上海新進半導體制造有限公司