專利名稱：一種變壓器及變壓器繞線方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變壓器及變壓器繞線方法。
背景技術：
現(xiàn)有設計中常常需要研發(fā)多路輸出的開關電源，以滿足同一個有源產(chǎn)品中不同元器件和不同電路所需不同供電電壓的需要。在數(shù)控和通信領域中，對供電的電源電壓精度要求很高，即使負載大范圍變化時，輸出電壓也要保證在一定范圍內(nèi)。多路輸出開關電源中，只選其中一路輸出為主路輸出，主路輸出的選取根據(jù)各路輸出的重要性、對穩(wěn)壓精度的要求、負載電流大小及穩(wěn)定性等因素來選取。主路選取后，其它各路輸出為輔路輸出。由于主路輸出帶有反饋環(huán)路控制，所以主路輸出穩(wěn)壓精度較高，但其它輔路輸出的穩(wěn)壓精度就比較差。輔路輸出的穩(wěn)壓精度受主路負載及其變化量、本身輔路負載及其變化量、其它輔路負載及其變化量、各路對應變壓器繞組的線經(jīng)、整流二極管正向導通壓降、輸入電壓變化、 PCB走線等因素影響，當上述各變化量較大時，輔路輸出的穩(wěn)壓精度一般會超過士 10%，交叉調(diào)整率甚至會超過士 20%。而改進多路輸出開關電源的交叉調(diào)整率的方法，可以分為有源的和無源的兩大類。有源的方法常用的有三端穩(wěn)壓，三端穩(wěn)壓的功耗都比較大，多數(shù)須加散熱器。又磁放大器的磁芯要選矩形磁滯回線材料，并增加控制電路以控制磁開關的飽和導通時間，從而達到控制輸出電壓的目的?？梢姡m然具有高穩(wěn)壓精度，但是前者電源的效率、可靠性均降低， 后者電路復雜、成本高。無源的方法有，輸出電壓加權反饋，各路輸出濾波電感的耦合，變壓器各繞組耦合優(yōu)化，吸收電路的設計，增加適當大小的假負載。優(yōu)點是電路簡單、成本低廉， 但交叉調(diào)整率改善的程度有限。中國專利01133071. 6《一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的通用變壓器鐵心及其繞組結構》認為傳統(tǒng)的變壓器都屬于整數(shù)匝的結構，無法實現(xiàn)分數(shù)匝。并提供一種變壓器鐵芯，包括一個中柱和兩個邊柱的鐵芯，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或通孔，繞組繞制所述中柱和所述邊柱上，繞制在邊柱上的繞組穿過所述凹槽或通孔。文獻《磁性元器件分冊》107頁至109頁提出，分數(shù)匝次級只與部分初級磁通相耦合，漏感比一般線圈要大得多，多路輸出時，嚴重影響交叉調(diào)節(jié)性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中交叉調(diào)整率變化過大的問題，本發(fā)明實施例提供了一種變壓器及變壓器繞線方法。一種變壓器繞線方法，根據(jù)所需要的多路額定輸出電壓確定次級線圈理論匝數(shù)比；根據(jù)次級線圈的理論匝數(shù)比確定次級線圈的整數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)；調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)，使多路次級線圈每一路輸出的電壓值接近所需要的額定輸出電壓值，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并纏繞變壓器骨架不足一圈的匝數(shù)。一種變壓器，包括集成電路板和穿過集成電路板中孔的磁芯，所述集成電路板由多層電路板相互壓合形成，每層電路板上設有輸出端和繞組線圈，所述繞組線圈包括整數(shù)匝和小數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并纏繞變壓器骨架不足一圈的匝數(shù)。本發(fā)明實施例提出通過一種變壓器小數(shù)匝的設計方法使多路輸出開關電源的交叉調(diào)整率得到較為明顯的改善。克服“變壓器分數(shù)匝設計及應用”的技術偏見，通過變壓器的引出腳，適當安排繞制工藝，以得到需要的小數(shù)匝。小數(shù)匝不但可以實現(xiàn)精確的匝比，而且事實上也調(diào)整了輸出次級的漏感。說明了傳統(tǒng)變壓器可以實現(xiàn)小數(shù)匝，小數(shù)匝可以改善多路輸出的交叉調(diào)整率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中圖1顯示了實施例一中圓形骨架第一種繞線方式示意圖；圖2顯示了實施例一中圓形骨架第二種繞線方式示意圖；圖3顯示了實施例一中圓形骨架第三種繞線方式示意圖；圖4顯示了實施例一中圓形骨架第四種繞線方式示意圖；圖5顯示了實施例二中第一繞組平面變壓器繞線方式示意圖；圖6顯示了實施例二中第二繞組平面變壓器繞線方式示意圖；圖7顯示了實施例二中第三繞組平面變壓器繞線方式示意圖；圖8顯示了實施例二中第一繞組平面變壓器優(yōu)化后繞線方式示意圖；圖9顯示了實施例二中第二繞組平面變壓器優(yōu)化后繞線方式示意圖；圖10顯示了實施例二中第三繞組平面變壓器優(yōu)化后繞線方式示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一為克服現(xiàn)有技術中認為傳統(tǒng)的變壓器不能實現(xiàn)分數(shù)匝的技術偏見，通過以下實施例說明傳統(tǒng)的變壓器可實現(xiàn)分數(shù)匝。如圖1至圖4所示的四種繞線情況，我們在磁性元器件的設計過程中基本把它們都當作一匝或一圈來看待處理；但是從嚴格數(shù)學物理意義上來說，它們是不同的。我們不考慮骨架腳位之間距離的差異，繞線工藝的差異，先不考慮小數(shù)匝的耦合情況。假設圖1中引腳1、2、3和4中每相鄰兩引腳對應磁芯中柱的弧度為40° ；引腳5、6、 7和8中每相鄰兩引腳對應磁芯中柱的弧度為40° ；引腳1和引腳8對應磁芯中柱的弧度為60° ；引腳1和引腳5對應磁芯中柱的弧度為180°。如圖1所示，線圈的匝數(shù)為Na=36() —4() 0.9匝。如圖2所示，線圈的匝數(shù)為
360
Nb=360 -120 -ο. 7匝。如圖3所示，線圈的匝數(shù)為Nc=36c^6q 1. 1匝。圖4所示， 360360
臉 360°+180°=1. 360以上實施可以說明變壓器的匝數(shù)可以實現(xiàn)分數(shù)匝，并可以計算小數(shù)匝的匝數(shù)，當所述變壓器的骨架為圓形骨架時，根據(jù)引腳的位置及引腳對應磁芯中柱的弧度確定小數(shù)匝的匝數(shù)。所述兩個引腳所對應磁芯中柱的弧度為a，線圈的匝數(shù)為(360士a)/360。下面為克服現(xiàn)有技術中提到的分數(shù)匝嚴重影響交叉調(diào)節(jié)性能的技術偏見，根據(jù)具體實施例進行說明。實施例二一種變壓器繞線方法，根據(jù)所需要的多路輸出電壓比確定次級線圈理論匝數(shù)比；根據(jù)次級線圈的理論匝數(shù)比確定次級線圈的整數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)；調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)，使多路次級線圈輸出的電壓值接近所需要的多路輸出電壓值，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并不足纏繞變壓器骨架一圈的匝數(shù)。所述調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)的步驟還包括使線圈連接不同的輸出端改變小數(shù)匝的匝數(shù)使多路次級線圈輸出的電壓值接近所需要的多路輸出電壓值。所述變壓器的骨架為矩形骨架時，根據(jù)引腳的位置及線圈纏繞骨架的位置確定小數(shù)匝的匝數(shù)。下面舉例進行具體說明，設計一款DC-DC變換器，輸入直流電壓為48V，輸出電壓分別為 3. 3V/1A、5. OV/IA 和 7. OV/IA0變壓器采用平面變壓器，根據(jù)所需要的輸出電壓值計算平面變壓器的初次級匝比為 7 2 3. 1 4. 2。設計變壓器的初次級匝比為7 :2:3: 4。繞制工藝采用堆疊繞法，即將平面變壓器層層疊加在一起，輸出5. OV的平面壓器借用3. 3V的繞組，7. OV借用5. OV的繞組。平面變壓器PCB電路板布圖如圖5至圖7所示，現(xiàn)有觀點中認為圖1中匝數(shù)為2 阻，即輸出端SO與Sl之間的匝數(shù)為1匝，圖2中線圈匝數(shù)為1匝，將平面變壓器相互疊加在一起，即SO與S2之間匝數(shù)為3匝，圖3中線圈匝數(shù)為1匝，即SO與S3之間匝數(shù)為4匝， 因此，變壓器次級線圈匝數(shù)比為2 3 4。本專利的發(fā)明人經(jīng)過研究認為，圖1中線圈的匝數(shù)并不是完全的2匝，而是包含整數(shù)匝和小數(shù)匝的，其中，整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)，即整數(shù)匝為1匝，小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并不足纏繞變壓器骨架一圖的匝數(shù)，相鄰兩個輸出端占用的匝數(shù)為0. 1匝，因此SO與Sl兩端之間的小數(shù)匝為0. 9匝，即輸出端SO與Sl之間的匝數(shù)為1+0. 9 = 1. 9匝，圖2中輸出端Sl 與S2之間小數(shù)匝數(shù)為0. 9匝，即SO與S2之間的匝數(shù)為1. 9+0. 9 = 2. 8匝，圖3中輸出端 S2與S3之間小數(shù)匝數(shù)為0. 9匝，即SO與S3之間的匝數(shù)為2. 8+0. 9 = 3. 7匝，次級線圈的匝數(shù)比為1.9 2.8 3. 7 2.00 2.94 3. 89，通過測量實際輸出的電壓得出結果如表1所示
權利要求
1.一種變壓器繞線方法，其特征在于根據(jù)所需要的多路額定輸出電壓確定次級線圈理論匝數(shù)比；根據(jù)次級線圈的理論匝數(shù)比確定次級線圈的整數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)；調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)，使多路次級線圈每一路輸出的電壓值接近所需要的額定輸出電壓值，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并纏繞變壓器骨架不足一圈的匝數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的變壓器繞線方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)的步驟還包括使線圈連接不同的輸出端改變小數(shù)匝的匝數(shù)使多路次級線圈每一路輸出的電壓值接近所需要的額定輸出電壓值。
3.根據(jù)權利要求2所述的變壓器繞線方法，其特征在于所述變壓器的骨架為圓形骨架時，根據(jù)引腳的位置及引腳對應磁芯中柱的弧度確定小數(shù)匝的匝數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的變壓器繞線方法，其特征在于所述兩個引腳所對應磁芯中柱的弧度為a，纏繞線圈的匝數(shù)為(360士a)/360。
5.根據(jù)權利要求2所述的變壓器繞線方法，其特征在于所述變壓器的骨架為矩形骨架時，根據(jù)引腳的位置及線圈纏繞骨架的位置確定小數(shù)匝的匝數(shù)。
6.一種變壓器，其特征在于包括集成電路板和穿過集成電路板中孔的磁芯，所述集成電路板由多層電路板相互壓合形成，每層電路板上設有輸出端和繞組線圈，所述繞組線圈包括整數(shù)匝和小數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并纏繞變壓器骨架不足一圈的匝數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的變壓器，其特征在于所述繞組線圈通過連接不同的輸出端改變小數(shù)匝的匝數(shù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的變壓器，其特征在于所述變壓器的骨架為圓形骨架時，根據(jù)引腳的位置及引腳對應磁芯中柱的弧度確定小數(shù)匝的匝數(shù)。
9.根據(jù)權利要求8所述的變壓器，其特征在于所述兩個引腳所對應磁芯中柱的弧度為a，纏繞線圈的匝數(shù)為(360士a)/360。
10.根據(jù)權利要求7所述的變壓器，其特征在于所述變壓器的骨架為矩形骨架時，根據(jù)引腳的位置及線圈纏繞骨架的位置確定小數(shù)匝的匝數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明一種變壓器及變壓器繞線方法，根據(jù)所需要的多路額定輸出電壓確定次級線圈理論匝數(shù)比；根據(jù)次級線圈的理論匝數(shù)比確定次級線圈的整數(shù)匝，所述整數(shù)匝為纏繞變壓器骨架一圈的線圈匝數(shù)；調(diào)節(jié)所述次級線圈小數(shù)匝的匝數(shù)，使多路次級線圈每一路輸出的電壓值接近所需要的額定輸出電壓值，所述小數(shù)匝為以變壓器上任意兩個不同的引腳為起點和終點并纏繞變壓器骨架不足一圈的匝數(shù)。本發(fā)明實施例提出通過一種變壓器小數(shù)匝的設計方法使多路輸出開關電源的交叉調(diào)整率得到較為明顯的改善。通過變壓器的引出腳，適當安排繞制工藝，以得到需要的小數(shù)匝。小數(shù)匝不但可以實現(xiàn)精確的匝比，而且事實上也調(diào)整了輸出次級的漏感。
文檔編號H01F27/28GK102403120SQ201110340179
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者邱宜忠 申請人:深圳市大富科技股份有限公司