[发明专利]一种可抑制共模电流的变压器及其功率变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率变换器，尤其涉及该功率变换器中的可抑制共模电流的变压器结构。

背景技术

在现有技术中，包括变压器的功率变换器通常都会产生共模噪音。如我们所熟知的，变压器包括一次侧绕组、磁芯和二次侧绕组，一般来说，在一次侧绕组与二次侧绕组之间、一次侧绕组和磁芯之间以及二次侧绕组和磁芯之间均存在寄生电容，当功率变换器在运行过程中，功率器件以较高频率反复地开通与关断时，会在变压器的一次侧绕组和/或二次侧绕组上产生电压跳变，该电压跳变通过上述寄生电容产生位移电流，该位移电流流入大地时，即形成功率变换器中的共模噪音。

当变压器中的绕组发生电压跳变时，一次侧绕组和/或二次侧绕组的绕组端子按照电压跳变情形，可分别称为“静地端”和“跳变端”，则相应地包括原边静地端、原边跳变端和/或副边静地端、副边跳变端。其中静地端是指对地电压不跳变或跳变频率远小于开关频率的端子，跳变端是指对地电压的跳变频率接近或大于开关频率的端子。

为了抑制带有变压器的功率变换器中形成的共模噪音，传统的解决方法是在于，采用一铜箔层来屏蔽变压器的一次侧绕组和二次侧绕组之间的共模电流。不妨假设一次侧绕组的匝数大于二次侧绕组的匝数，当发生电压跳变时，则一次侧绕组的电压跳变幅度大于二次侧的电压跳变幅度，此时一次侧绕组的电压跳变所造成的共模噪音占主导地位。通过在一次侧绕组和二次侧绕组之间绕制一铜箔屏蔽层，并将该铜箔屏蔽层电连接至一次侧绕组静地端，即原边静地端，因而，该铜箔屏蔽层上并没有电压跳变，从而一次侧绕组电压跳变产生的电场被该屏蔽层所屏蔽，进而减小了共模电流。然而，采用铜箔屏蔽层只能减小一次侧的电压跳变所产生的共模电流或者二次侧的电压跳变所产生的共模电流，并未从根本上抑制或平衡变压器的一次侧到二次侧的共模电流以及二次侧到一次侧的共模电流。此外，采用铜箔进行屏蔽的方法很难实现自动化加工，屏蔽层的制作和绕制均需人工完成，生产成本高，效率较低。

有鉴于此，如何设计一种可抑制共模电流的变压器，消除上述采用铜箔进行屏蔽的缺陷之一，在进一步减小共模噪音的同时，实现自动化生产并且降低生产成本，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的带有变压器的功率变换器在抑制共模电流时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种可抑制共模电流的变压器以及包含该变压器的功率变换器。

依据本发明的一个方面，提供了一种可抑制共模电流的变压器，包括：

一一次侧绕组；

一二次侧绕组；

一磁芯；以及

一屏蔽绕线层，所述屏蔽绕线层上设置有一第一屏蔽绕组和一第二屏蔽绕组，所述第一屏蔽绕组的电压跳变方向与所述第二屏蔽绕组的电压跳变方向始终相反，

其中，所述屏蔽绕线层耦接至一静地端，并且所述静地端耦接至所述一次侧绕组或所述二次侧绕组。

所述屏蔽绕线层的每一层上包括所述第一屏蔽绕组和所述第二屏蔽绕组。

所述一次侧绕组包括一原边第一端子和一原边第二端子，所述原边第一端子为所述静地端，所述第一屏蔽绕组包括一第一跳变端和一第一静地端，所述第二屏蔽绕组包括一第二跳变端和一第二静地端，所述第一静地端与所述第二静地端耦接至所述原边第一端子。

所述二次侧绕组包括一副边第一端子和一副边第二端子，所述副边第一端子为所述静地端，所述第一屏蔽绕组包括一第一跳变端和一第一静地端，所述第二屏蔽绕组包括一第二跳变端和一第二静地端，所述第一静地端与所述第二静地端耦接至所述副边第一端子。

所述一次侧绕组包括一原边第一端子和一原边第二端子，所述原边第一端子为一原边跳变端，所述原边第一端子与所述静地端相耦接，所述第一屏蔽绕组包括一第一跳变端和一第一静地端，所述第二屏蔽绕组包括一第二跳变端和一第二静地端，所述第一静地端与所述第二静地端耦接至所述静地端。

所述二次侧绕组包括一副边第一端子和一副边第二端子，所述副边第一端子为一副边跳变端，所述副边第一端子与所述静地端相耦接，所述第一屏蔽绕组包括一第一跳变端和一第一静地端，所述第二屏蔽绕组包括一第二跳变端和一第二静地端，所述第一静地端与所述第二静地端耦接至所述静地端。

所述屏蔽绕线层经由一电阻、一电容、一电感或它们的组合连接至所述静地端。

在一实施例中，所述第一屏蔽绕组的匝数大于或小于所述第二屏蔽绕组的匝数。在另一实施例中，所述第一屏蔽绕组的匝数等于所述第二屏蔽绕组的匝数。

第一屏蔽绕组和第二屏蔽绕组设置为交叉绕制方式或顺序绕制方式。