[实用新型]一种采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，特别涉及开关电源中使用的变压器和电感器。

背景技术

开关电源由于其小体积和高效率在现代电源中占有最为重要的地位。

磁性元件在开关电源的工作原理中占据十分重要的地位。磁性元件在开关电源中主要起到两个作用：原、副边的电隔离（变压器）和在每个开关周期中储放能量（电感）。

在传统的磁性元件的设计中，一个磁性元件包括一个磁芯和绕在该磁芯上的一个或多个绕组。图1 所示是使用三条腿的E形磁芯和I形磁芯上绕制的传统变压器的绕组结构。磁性元件往往是开关电源中占据体积较大的元件。根据每个磁性元件的工作模式，许多磁芯的利用率并不高。因此利用同一个磁芯构造不止一个磁性元件就具有很大的实用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用单个磁芯实现多个具有独立电气特性的磁元件的绕组结构。

本实用新型通过下述技术方案来实现上述目的：

一种采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构，其特征在于，磁芯具有第一，第二和第三条腿；一个第一磁性元件和一个第二磁性元件分别为具有原边绕组和副边绕组的第一变压器和第二变压器；第一变压器的原边和副边绕组均绕在第三条腿上；第二变压器的原边和副边绕组分别等匝数串联绕在磁芯的第一和第二条腿上，且在磁芯第一和第二条腿上的绕制方向相反，如图2 所示。

一种采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构，其特征在于，磁芯具有第一，第二和第三条腿；磁芯的第三条腿具有气隙，一个第三磁性元件为绕在第三条腿上的单绕组电感；一个第四磁性元件为具有原边绕组和副边绕组的变压器，该变压器的原边和副边绕组分别等匝数串联绕在磁芯的第一和第二条腿上，且在磁芯第一和第二条腿上的绕制方向相反。

附图说明

1是常用的具有原边绕组和副边绕组的变压器。

图2是采用本实用新型在单个磁芯上实现两个独立变压器的范例。

图3是采用本实用新型在单个磁芯上实现一个独立变压器和一个独立电感的范例。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提供一种采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构。

图2所示的是采用具有第一条腿201, 第二条腿202和第三条腿203的三条腿的磁芯构成两个具有独立电气特性变压器的绕组方式。第一条腿201和第二条腿202分别为边柱，第三条腿203为中心柱。第一变压器T1由绕制在第三条腿203上的原边绕组T1_{_原边}和副边绕组T1_{_副边}构成。 第二变压器T2由绕制在第一条腿201和第二条腿202上的原边绕组T2_{_原边}和副边绕组T2_{_副边}构成。T1的原、副边绕组为传统绕法。T2的原、副边绕组的绕法相同，分别由绕组的“+”端起始，沿顺时针方向第一条腿201上绕确定的圈数（图２范例中为两圈），然后继续在第二条腿202上逆时针绕同样的圈数。　由第一条腿201上的绕组产生的磁通与第二条腿202上绕组产生的磁通幅度相同，但在中心柱中的方向相反，因此在第一变压器T1的绕组中不会产生感应电压。由第一变压器的原副边绕组在中心柱中产生的磁通，因均匀地分配到两个边柱中，也不会在T2绕组中产生感应电压。因此，变压器T1和变压器T2就可以独立工作、互不影响。从实用的角度出发，一般会在磁芯的三条腿上加一定气隙，以保证磁通较好地按照设计的形式均匀分布。如果是用于反激类的电源拓扑，变压器的励磁电感需要存储能量，较大的气隙将是必要的。

图3所示的是采用具有第一条腿301、第二条腿302和第三条腿303的磁芯构成一个具有独立电气特性的变压器T和一个具有独立电气特性的电感L的绕组方式。变压器T的绕组与上段描述的第二变压器相同。电感L的线圈绕在中心柱上。鉴于上述的同样理由，两者的磁通均不在彼此的绕组中产生感应电压。由于电感需要承载较大的电流，储存能量，图3中示出了较大的气隙。

上述采用单个磁芯实现多个独立磁元件的绕组结构虽然只是针对由E形 + I形组合的磁芯进行的叙述，其原理对多种磁芯结构同样适用。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。