[发明专利]一种实现防外部强磁场干扰的反激式变压器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器设计领域，具体是一种实现防外部强磁场干扰的反激式变压器设计方法。

背景技术

近年来，开关电源尤其是小功率反激式拓扑结构的开关电源的市场占有率逐年提高，这主要应归功于开关电源特有的体积小、效率高、成本低等其他电源无法比拟的优势。但是在智能电表等一些对电源要求可靠性高的应用场合，可能会出现人为的有意或无意的破坏。而篡改开关电源智能电表的一种常用方法，就是用强外部磁场进行干扰，由于铁氧体材料的饱和磁通密度比较低，常用的铁氧体磁芯饱和磁通密度约为5000高斯，外部磁场会耦合到变压器的磁芯并使磁芯很容易达到饱和，因此采用普通的反激式变压器的设计思路和结构难以满足防外部强磁场的要求。

目前围绕这一难题，一些解决方案应运而生。空心变压器便是其中的一个解决方案，它永远不会饱和，但却需要大量的绕线圈数，结果带来高铜芯损耗和漏感，这样会极大地降低效率（约为20%）。如果变压器的外壳放在一个用磁屏蔽材料做的盒子中，使磁通远离变压器磁芯，防止饱和，则可使用标准的铁氧体变压器，这无疑增加了成本和复杂程度，并且很难同时满足安规和生产工艺的要求。另外一种方法是通过使用带有分布气隙的高磁阻铁粉芯材料代替铁氧体磁芯来解决上述问题。这种磁芯具有较低的相对磁导率（μ，介于10到35之间），与铁氧体（磁通密度5000高斯，0.5T）相比，铁粉芯具有更高的饱和磁通密度（15000高斯，1.5T）,饱和特性更弱。但是目前国内外加工铁粉芯材质变压器磁芯的厂家还非常少，因此还没有普遍的适用性，且在相同输出功率的条件下，铁粉芯磁芯的变压器的体积要比常见的铁氧体磁芯的变压器的体积大很多。故当前还没有一种比较合适且易于实现的防强外磁场变压器的设计方法。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的技术问题，避免目前的一些防外部强磁场解决方案的不足之处，基于目前单片离线式开关芯片大多都带有过流保护的功能，提出一种无需采用特殊磁芯材料（如铁粉芯或铁硅铝磁芯），而且在结构上易于实现且能轻松满足安规标准和工艺要求的实现防外部磁场干扰的反激式变压器设计方法。

本发明对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种实现防外部强磁场干扰的反激式变压器设计方法，它采用铁氧体材料作为变压器磁芯，包括以下步骤：

步骤1，单片离线式开关芯片的选择：选择具有快速限流保护功能并满足输出功率要求的单片离线式开关芯片；

步骤2，反激式变压器的设计：所述反激式变压器为原边电流连续模式的反激式变压器，根据电源规格调整所述反激式变压器的设计参数；反激式变压器的设计参数需满足：在反激式变压器的最大磁通密度B_M值小于3000高斯，开关芯片限流点I_LIMIT时的磁通密度B_P值大于或者等于铁氧体磁芯饱和磁通密度B_S的条件下，ΔB=B_S-B_M的计算值最大，并且此时变压器的其它设计参数也都在合理的范围内，（如线径大小和股数多少需满足变压器温升要求，气隙大小需符合变压器制造工艺要求等常规反激式变压器的设计要求）。

更优的，还包括步骤3，检测步骤2中设计出的反激式变压器是否满足防外部强磁要求，满足则结束，不满足则进行下一步骤；

步骤4，反激式变压器下方封装软铁：加长反激式变压器的引脚，在反激式变压器下方用满足绝缘耐压要求的材料封装一块软铁材料。

作为一种优选实施方案，所述软铁材料的体积在满足防磁要求的前提下尽可能的小。

更具体的，所述满足防磁要求为满足防300mT外部强磁。

更具体的，所述满足防磁要求为满足据具体环境因素事先设定的防磁要求。

作为一种优选实施方案，所述满足绝缘耐压要求的材料为塑料。

作为一种优选实施方案，所述软铁材料的封装方式为：两个侧边带有锁扣的塑料套壳从左右方向将软铁材料封装在塑料套壳内部。

作为一种优选实施方案，所述塑料套壳的上下面各开有与反激式变压器引脚对应的孔，反激式变压器的引脚从上方的孔中插入并从下方的孔中穿出后固定在印刷电路板上。