[发明专利]变压器及其绕制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器及其绕制方法。具体地，涉及一种在具有开关电源的电子设备中使用的变压器及其绕制方法，通过以本发明的变压器屏蔽绕制方式来降低电子设备电磁骚扰(EMI)中的传导发射和辐射发射。

背景技术

对于很多使用开关电源的电子设备来说，包含传导和辐射两方面的EMI干扰主要来自其中的开关电源。而如何抑制EMI中的传导发射是一个很头疼的问题，尤其是在开关电源的输入电压高于300VAC以上的应用中。

电磁干扰常用的国际标准是EN55022/CISPR 22，这些标准中定义了两种传导发射的等级，其中CLASS B的要求更严格。一般的家用或办公用电子产品均需要满足CLASS B的要求。

在一些应用中，开关电源的变压器副边输出部分具有两个或以上的隔离绕组，其中一个给通讯或其它需要连接线缆的端口供电。图1示出了上述传统的开关电源的变压器连接示意图。图1中，原边绕组3-1是主要的功率传导绕组。副边绕组11-12经整流滤波后经由诸如Modbus的通讯线缆而连接外部设备。副边绕组7-8连接内部的模拟和数字电路。

在对具有图1所示的这样变压器的电子产品在进行传导发射的实验时，常常会出现以下情况：在产品只连输入电源线时，输入电源线上的传导发射完全符合要求，且有足够裕量；但在开关电源的副边输出端加上通讯或其它线缆后，输入电源线上的传导发射会明显增加甚至超标。主要的原因是通讯线缆增加了对地的寄生电容，如图1的C2所示，从而增加了电源线上共模电流Icommon。因此，输入电源线上的传导发射会明显增加。

一般地，减少电子设备开关电源的传导发射的常用方法主要有：

方法1.在输入电源线与大地或原、副边之间加Y电容，这样做的风险是增加漏电流，因此不适于要求小漏电流的电子产品；

方法2.在电源线上加共模电感等抑制干扰的器件，这样做会增加产品的成本和体积；

方法3.在变压器的原、副边绕组之间或者仅在原边绕组处增加屏蔽层，这些方法并不能完全解决在开关电源的副边输出端加上通讯或其它线缆后，输入电源线上的传导发射会明显增加甚至超标的问题。

图2示出了上述方法3的在变压器的原、副边绕组之间增加屏蔽层的第一绕制方式示意图。图3示出了上述方法3的在变压器的原、副边绕组之间增加屏蔽层的第二绕制方式示意图。

如图2所示，屏蔽绕组S2的一端接原边冷点(即电压稳定的参考点)，例如接Vdc母线，屏蔽绕组S2的匝数与副边临近的一层(例如副边绕组N2)的匝数n2相同，另一端(引脚5)悬空，极性与原边绕组相同。

如图3所示，屏蔽绕组S2的一端接副边冷点(例如GND)，屏蔽绕组S2的匝数与原边临近的一层(例如原边绕组N1)的匝数n1相同，另一端(引脚5)悬空，极性与原边绕组相同。

在图2、3所示的两种绕制方式中，从原理上说，屏蔽层与和它隔离的绕组之间的寄生电容两侧电势差的变化为0(dV/dt＝0)，所以无噪声电流从屏蔽层流向与它隔离的绕组。

对于仅在原边绕组处增加屏蔽层的绕制方式来说，屏蔽绕组的一端与原边绕组冷点相连，另一端悬空，且极性与原边绕组相反。

在上述的方法3的这些方式中，都要求有一层额外的绕组作为屏蔽绕组，屏蔽绕组的一端接原边或副边的冷点，另一端悬空。

上述的方法3的这些方式都能起到一定的效果，在产品只连电源线时，电源线上的传导发射完全符合要求，且有足够裕量。但上述的方法3的这些方式并不能完全解决图1中所示的加上通讯或其它线缆后，电源线上的传导发射会明显增加的问题。

因此，尽管可以采用上述方法来减少传导发射，但是在一些情况下，上述方法仍不足以解决所有的问题。

如何在变压器中加屏蔽层来减少通过通讯或其它线缆耦合到大地的共模电流，从而降低传导发射，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

该发明的目的是为了减少通过通讯或其它线缆耦合到大地的共模电流以减少电源线上的传导发射。

根据本发明的一方面，提供一种用于开关电源的变压器，包括至少一个原边绕组、至少两个隔离的副边绕组，其中至少两个副边绕组中的一个或多个副边绕组经由线缆而连接外部设备，其中将所述一个或多个副边绕组中的至少一个副边绕组分成至少两个串联连接的子绕组来绕制，以实现对与其相邻原边和副边绕组的屏蔽。

其中所述子绕组之间用绝缘带隔开。

其中所述子绕组的匝数根据相邻的副边绕组的匝数确定。