用于抵消电气噪声的磁能转移元件和电源制造技术

本发明专利技术涉及一种变压器和电源装置，通过抵消并消除传导噪声或者由变压器的绕组之间的电容耦合引起的传导噪声和辐射噪声，所述变压器和电源装置甚至在大批量生产时也具有小的电磁干扰偏差并提供充分的余量、能够降低变压器的单价并节约电磁干扰滤波器的成本，其中，就生产而言，构造并不复杂的变压器是有好处的。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国家申请日为2013年5月9日、申请号为201180054150.5、专利技术名称为“用于抵消电气噪声的磁能转移元件和电源”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种具有简单结构和高生产率的变压器，更具体地讲，涉及一种用于抵消由于变压器绕组之间的电容耦合引起的传导噪声或传导噪声和辐射噪声的变压器和电源，以甚至在大批量生产时也提供小的电磁干扰偏差和足够的余量，从而减少变压器的单位成本并且减少电磁干扰滤波器的成本。
技术介绍
目前，存在这样一种磁能转移元件或电源，所述磁能转移元件或电源被配置为通过使用由磁能转移元件绕组引起的抵消效应来减少从电源流到电气接地的位移电流。然而，应当展开并卷绕5股或6股细线以通过使用小匝数来无间隙地填充一个绕层用于抵消。因此，这可能存在的缺点是卷绕操作很困难并且变压器的生产率很低，因此增加了单位成本，并且在变压器具有薄型形状因子的情况中，几股线无法连接到引脚等。此外，已经使用了修改形状的方法来避免具有薄型形状因子的变压器的高度限制。在这种情况下，减少从电源流到电气接地的位移电流的效果有很大的偏差，因此导致大量生产时难以满足电磁干扰标准的缺点。以下将简要描述现有技术。图1是示出了变压器13、输入线16和输出线17通过典型的逆向变换器中的变压器内的分布式电容耦合以产生位移电流到电气接地的原理的视图。以下，在下面示出的所有附图中，对变压器的每个绕组示出的黑点表示绕组的开始或末端。参见图1，对交流输入电压进行整流并且电容器11使交流输入电压平滑。开关元件12响应于输出电压的反馈进行切换以在变压器13的输入绕组131中产生能量存储和能量转移，并且输出整流器14和电容器15对输出绕组133的电压进行整流以提供电力到负载。通常，当开关元件12接通或断开时,在变压器13的输入绕组131的末端与开关元件12之间的连接点处的电压的变化速度非常快，并且出现最大为500-600伏的电势变化。这电势变化通过输入绕组131与输出绕组133之间的分布式电容(Cps)的路径、或通过输入绕组131与变压器芯之间的分布式电容(Cpc)和变压器芯与输出绕组133之间的分布式电容(Csc)的路径传递到输出绕组133，从而允许输出线17具有噪声电势。此外，电势变化通过输入绕组131与输入线16之间的分布式电容(Cpi)允许输入线16具有噪声电势。此外，电势变化通过输入绕组131与变压器芯136之间的分布式电容(Cpc)允许变压器芯具有噪声电势。这些噪声电势允许电流流过输入线16与接地之间的分布式电容(Cig)、输出线17与接地之间的分布式电容(Cog)和变压器芯与接地之间的分布式电容(Ccg)，从而产生共模噪声，因此应当设法使噪声电流小于规定所指出的水平。图2是现有技术中通过输入绕组的电势来抵消输出绕组的电容耦合的原理图。参见图2，输入绕组131凭借面对输出绕组133的方向上产生电场来产生通过面对输出绕组133的表面的分布式电容的电容耦合电流，并且凭借向与面对输出绕组133的方向相反的方向上产生电场来产生通过输入绕组131与变压器芯136之间的分布式电容和变压器芯136与输出绕组133之间的分布式电容的电容耦合电流。参见图2，输入绕组131与输出绕组133之间的电容耦合电流应当维持低于容差以维持通过输出线流到电气接地的位移电流。为此，在图2中，抵消绕组132屏蔽了向从输入绕组131面对输出绕组133的方向上产生的电场，并且屏蔽绕组134屏蔽了从输入绕组131向面对输出绕组133的方向的相反方向上产生的电场。此外，使用具有与输入绕组131的电势的极性相反的电势形成电场的屏蔽绕组134去除了尽管存在屏蔽还产生的电容耦合。此外，抵消绕组132在抵消绕组132与输入绕组133之间产生具有相反极性的电容耦合，从而抵消并减少输入绕组131与输出绕组133之间尽管存在屏蔽还产生的电容耦合。为了产生具有反向极性的电流来抵消从具有高电势变化的输入绕组131到相同极性的具有低电势变化的输出绕组133产生的电容耦合，抵消绕组132应当具有比输出绕组133的电势变化低的电势变化，为此，抵消绕组132的匝数(T：匝)小于输出绕组133的匝数。例如，以绕组宽度为8mm的变压器为例，这种变压器广泛用于输入为220V市电电压、输出为5V电压的移动电话充电器的电源。在图2的实施方式中，当输出绕组133的匝数为8T(T：匝)时，抵消绕组132的匝数为6T到7T，以在屏蔽输入绕组131电容耦合到输出绕组133的同时抵消耦合。为了使用7T来完全包围8mm的绕组宽度，应当均匀地展开并且平行卷绕直径为0.18mm的6股细线而没有间隙，因此卷绕工作可能很困难，从而减少了生产率并且增加了成本。图3示出了图2的变压器的实例，并且图4是还包括3股偏压绕组135用于从图3的变压器拉出约10V的辅助电源的实例。总共应有9股连接到共地终端(5a和7a)，其中应有3股偏压绕组135和6股抵消绕组132连接到所述共地终端(5a和7a)，但是这种方法不能用于焊接部件的高度受到限制的小尺寸的产品中。图5示出提高绕组的生产率的改进型变压器的结构。改进型变压器具有以下结构：具有比用于抵消的匝数大很多的匝数的偏压绕组135位于输入绕组131与输出绕组133之间，并且增加了被电容耦合到一部分输出绕组133的1股抵消绕组137，以抵消输入绕组131与输出绕组133之间以及偏压绕组135与输出绕组133之间产生的电容耦合。然而，用于保持抵消绕组137的位置的栅栏带138具有大的宽度偏差，并且抵消绕组137的物理位置发生变化，因此在抵消绕组137与输出绕组133之间的耦合处出现很大的偏差。这种偏差的缺点是：根据产品在很大程度上产生了电磁干扰。图6是现有技术中具有夹心绕组结构的实例，其中夹心绕组结构分为输入绕组的具有小的电势变化宽度的第一输入绕组131a和具有大的电势变化宽度的第二输入绕组131b，从而以夹心形状围绕输出绕组133的两个卷绕表面。第一屏蔽绕组132a和第二屏蔽绕组132b分别位于第一输入绕组131a与输出绕组133之间以及第二输入绕组131b与输出绕组133之间，以屏蔽第一输入绕组131a与输出绕组133之间以及第二输入绕组131b与输出绕组133之间的电容耦合。然而，尽管具有大的电势变化宽度的第二输入绕组131b与输出绕组133之间的电容耦合被屏蔽了，但是产生远大于在图3的输入绕组131的多个绕层之中具有最低的电势变化宽度的绕层与输出绕组133之间产生的耦合电流的耦合电流。此外，具有大的电势变化宽度的第二输入绕组131b中固有的高峰值电压在第二屏蔽绕组132b上形成另一个噪声。因此，可以生成大的传导噪声和辐射噪声，从而需要降噪的措施，例如，加强线路滤波器、使用高频滤波器等。本专利技术解决的问题根据现有技术，6股细线应当平行卷绕，因此很难实现自动化并且降低了生产率，将太多股细线焊接到终端上不满足小尺寸产品中的高度限制，并且当使用偏压绕组和平衡绕组来屏蔽以减少线的股数时，屏蔽偏差很大，从而使电磁干扰余量管理变差。此外，夹心绕组结构中可以产生大的传导噪声和大的辐射噪声，因此具有需要降噪的措施(例如，加强线路滤波器、使用高频滤波器等)的缺点。本专利技术设计为解决现有技术中所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切换式电源的磁能转移元件，所述电源包括被整流交流输入电压平滑用电容器的两个终端、开关元件、磁能转移元件、输出整流器和输出线，所述磁能转移元件包括：所述磁能转移元件的芯；输入绕组，卷绕在所述磁能转移元件的芯周围，其中电流的流动和磁能的转移是通过所述开关元件的切换操作进行切换的；输出绕组，被卷绕成面对所述输入绕组的一个侧面并且磁性耦合到所述输入绕组以带走能量并且将能量提供给负载，其中连接到所述输出整流器的终端的电势变化的极性和所述输入绕组的末端与所述开关元件的末端之间的连接点处的电势变化的极性相反；以及抵消绕组，被配置为用于屏蔽通过所述输入绕组与所述输出绕组之间互相面对的表面的分布式电容的电容耦合，并且用于产生电容耦合到所述输出绕组以便抵消并减少从除所述输出绕组之外的绕组和所述磁能转移元件的芯产生到所述输出绕组的电容耦合的总和，其中，用于减少产生到所述输出绕组的电容耦合的总和的一个绕层的每单位面积卷绕的所述抵消绕组的匝数比一个绕层的每单位面积卷绕的所述输出绕组的匝数大。

【技术特征摘要】
2010.11.09 KR 10-2010-0111007;2011.01.03 KR 10-2011.一种用于切换式电源的磁能转移元件，所述电源包括被整流交流输入电压平滑用电容器的两个终端、开关元件、磁能转移元件、输出整流器和输出线，所述磁能转移元件包括：所述磁能转移元件的芯；输入绕组，卷绕在所述磁能转移元件的芯周围，其中电流的流动和磁能的转移是通过所述开关元件的切换操作进行切换的；输出绕组，被卷绕成面对所述输入绕组的一个侧面并且磁性耦合到所述输入绕组以带走能量并且将能量提供给负载，其中连接到所述输出整流器的终端的电势变化的极性和所述输入绕组的末端与所述开关元件的末端之间的连接点处的电势变化的极性相反；以及抵消绕组，被配置为用于屏蔽通过所述输入绕组与所述输出绕组之间互相面对的表面的分布式电容的电容耦合，并且用于产生电容耦合到所述输出绕组以便抵消并减少从除所述输出绕组之外的绕组和所述磁能转移元件的芯产生到所述输出绕组的电容耦合的总和，其中，用于减少产生到所述输出绕组的电容耦合的总和的一个绕层的每单位面积卷绕的所述抵消绕组的匝数比一个绕层的每单位面积卷绕的所述输出绕组的匝数大。2.如权利要求1所述的磁能转移元件，其中，在所述输入绕组面对所述输出绕组的方向上位于对端处的绕组的卷绕表面，从所述输入绕组向面对所述输出绕组的方向的相反方向上产生的电场通过所述磁能转移元件的芯电容耦合到所述输出绕组。3.如权利要求1所述的磁能转移元件，其中，随着由于从所述输入绕组的多个绕层之中在面对所述输出绕组的方向的相反方向上位于末端处的绕层的卷绕表面向面对所述输出绕组的方向的相反方向上形成的电场而产生到所述输出绕组的电容耦合量的增加，一个绕层的每单位面积卷绕的所述抵消绕组的匝数和一个绕层的每单位面积卷绕的所述输出绕组的匝数的差增加。4.如权利要求1所述的磁能转移元件，其中，所述输入绕组的多个绕层之中在面对所述输出绕组的方向的相反方向上位于末端处的绕层的匝数被选定为不同于所述输入绕组的其他绕层的匝数。5.如权利要求1所述的磁能转移元件，其中，在所述输入绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴赞雄，
申请(专利权)人：朴赞雄，
类型：发明
国别省市：韩国;KR