具有减小的漏电感的功率转换器变压器制造技术

一种在功率转换器中使用的变压器包括第一绕组，该第一绕组包括围绕磁芯缠绕的多个层。第一排斥绕组围绕磁芯缠绕，形成第一排斥绕组层。第一绕组的多个层中的第一部分比第一排斥绕组层更靠近磁芯的中心缠绕。第二排斥绕组围绕磁芯缠绕，形成第二排斥绕组层。第一排斥绕组和第二排斥绕组具有围绕磁芯的相同数量的匝。第一绕组的多个层中的第二部分围绕磁芯缠绕在第一排斥绕组层和第二排斥绕组层之间。

Power converter transformer with reduced leakage inductance

A transformer for use in a power converter includes a first winding including a plurality of layers wound around a magnetic core. The first repulsion winding is wound around the core to form a first repulsion winding layer. The first portion of the plurality of layers of the first winding is closer to the center of the magnetic core than the first rejection winding layer. Second the repulsion winding wound around the core to form a second repulsion winding layer. The first repulsion winding and the second rejection winding have the same number of turns around the magnetic core. The second portion of the plurality of layers of the first winding is wound around the core between the first repulsion winding layer and the second repulsion winding layer.

【技术实现步骤摘要】
具有减小的漏电感的功率转换器变压器相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月23日提交的美国临时申请No.62/245,755的权益，该申请的内容通过引用纳入本文中。
本专利技术大体上涉及变压器，更具体地涉及在功率转换器中使用的变压器。
技术介绍
电子设备使用电力进行操作。用于电子设备的电源通常使用开关模式功率转换器来实现高效率、小尺寸和轻重量。反激式转换器是一种使用变压器和半导体开关来产生电子设备通常所需的电压和电流的开关模式功率转换器。反激式转换器通常在变压器的绕组两端使用箝位电路，以保护开关免受可能由与变压器相关联的漏电感产生的过电压。在满足针对高效率和其他规定要求的标准的情况下，箝位电路中部件的减少或消除可以降低开关模式电源的成本。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种变压器和包括该变压器的反激式功率转换器来解决上述问题至少之一。一方面，本专利技术提供一种在功率转换器中使用的变压器，包括：第一绕组，所述第一绕组包括围绕磁芯缠绕的多个层；第一排斥绕组，所述第一排斥绕组形成第一排斥绕组层，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第一部分比所述第一排斥绕组层更靠近所述磁芯的中心缠绕；以及第二排斥绕组，所述第二排斥绕组围绕所述磁芯缠绕，形成第二排斥绕组层，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组具有围绕所述磁芯的相同数量的匝，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第二部分围绕所述磁芯缠绕在所述第一排斥绕组层与所述第二排斥绕组层之间。另一方面，本专利技术提供一种反激式功率转换器，包括：耦合在所述功率转换器的输入与所述功率转换器的输出之间的变压器，所述变压器包括：初级绕组，所述初级绕组包括围绕磁芯缠绕的多个层；第一排斥绕组，所述第一排斥绕组围绕所述磁芯缠绕、形成第一排斥绕组层，其中，所述初级绕组的所述多个层中的第一部分比所述第一排斥绕组层更靠近所述磁芯的中心缠绕；和第二排斥绕组，所述第二排斥绕组围绕所述磁芯缠绕、形成第二排斥绕组层，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组具有围绕所述磁芯的相同数量的匝，其中，所述初级绕组的所述多个层中的第二部分围绕所述磁芯缠绕在所述第一排斥绕组层与所述第二排斥绕组层之间，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组减小漏电感，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组并联地耦合以提供第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组和第二次级绕组被耦合以向耦合至所述功率转换器的所述输出的负载提供功率；功率开关，所述功率开关耦合至所述初级绕组和所述功率转换器的输入；以及控制器，所述控制器被耦合成：响应于表示所述功率转换器的所述输出的反馈信号生成用以控制所述功率开关的切换的驱动信号，以调节从所述功率转换器的输入到所述功率转换器的所述输出的能量传递。附图说明参照以下附图描述本专利技术的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。图1是示出具有根据本专利技术的教导的包括一对排斥绕组(exclusionarywindings)的变压器的电源的示意图。图2A是根据本专利技术的教导的变压器的示出一对排斥绕组的示意图。图2B是根据本专利技术的教导的、表示在图2A的示意图中的变压器的截面图，该截面图示出了一对排斥绕组。图3A是示出根据本专利技术的教导的、也作为两个次级绕组的一对排斥绕组的示意图。图3B是根据本专利技术的教导的、表示在图3A的示意图中的变压器的截面图。图4A是根据本专利技术的教导的变压器的示意图，该示意图示出初级绕组、偏置绕组以及也作为次级绕组的一对排斥绕组。图4B是根据本专利技术的教导的、表示在图4A的示意图中的变压器的截面图。图5A是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出具有z型缠绕层的初级绕组、偏置绕组以及示为两个次级绕组的一对排斥绕组。图5B是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出具有c型缠绕层的初级绕组、偏置绕组以及示为两个次级绕组的一对排斥绕组。图6A是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出初级绕组、第一次级绕组、偏置绕组和第二次级绕组。图6B是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出第一次级绕组、初级绕组、偏置绕组和第二次级绕组。图6C是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出初级绕组、第一次级绕组、偏置绕组和第二次级绕组。图6D是根据本专利技术的教导的变压器的截面图，该截面图示出第一次级绕组、初级绕组、第一偏置绕组、第二偏置绕组和第二次级绕组。图7是示出根据本专利技术的教导的具有被示为两个次级绕组的一对排斥绕组的电源的示意图。在附图的全部若干视图中，相应的附图标记指示相应的部件。本领域技术人员将理解的是，附图中的元件是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能会相对于其他元件被放大以帮助提高对本专利技术的各实施方案的理解。而且，在商业上可行的实施方案中有用或必需的那些常见但公知的元件通常未被描绘，以便较少地妨碍对本专利技术的这些实施方案的观察。具体实施方式本文描述了可以包括在功率转换器中的具有一对排斥绕组的变压器的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了不必需采用这些具体细节来实施本专利技术。在其他情况下，没有详细描述公知的材料或方法以避免模糊本专利技术。贯穿本说明书提及的“一个实施方案”、“实施方案”、“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的措辞“在一个实施方案中”、“在实施方案中”、“一个实施例”或“实施例”不一定都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合相结合。具体的特征、结构或特性可以包括在提供所描述的功能的集成电路、电子电路、组合逻辑电路或其他合适的部件中。另外，要理解的是，本文提供的附图是为了向本领域普通技术人员进行说明的目的，并且附图不一定按比例绘制。根据本专利技术的教导的示例变压器减小了漏电感，使得可以减少或消除电源中的箝位电路。具有减小的漏电感的变压器可以通过消除箝位电路或通过降低其复杂性来提高效率并降低电源的成本。变压器为具有至少两对端子的无源电气元件，所述无源电气元件依赖于磁场的特性来确定端子处的电流和电压之间的关系。变压器的每个绕组具有对应于一对端子的两个端部。绕组可以传导电流并在绕组的端部之间产生电压。存储能量并且还在绕组之间传递能量的变压器有时被称为耦合电感器。在本公开文本中，术语变压器包括耦合电感器。所存储的能量包含在与每个绕组相关联的电感中。理想变压器可以将由一个绕组接收到的所有能量传递至所有其他的绕组。换言之，理想变压器的每个绕组完全耦合至所有其他绕组。实际变压器的缺陷引起绕组之间的不完全耦合，这会阻止将一个绕组接收到的所有能量传递至另一绕组。未被传递的能量包含在可能与一个或多个绕组相关联的漏电感内。尽管漏电感中的能量在一些应用中可能是有益的，但在其它应用中，其产生不期望的复杂性，例如过度的电压偏移或不期望的能量损失。为了减小漏电感，变压器可以被构造为使绕组的一部分夹在一对具有相等数量的匝的排斥绕组之间。排斥绕组的端部可以端接，使得离开一个排斥绕组的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在功率转换器中使用的变压器，包括：第一绕组，所述第一绕组包括围绕磁芯缠绕的多个层；第一排斥绕组，所述第一排斥绕组形成第一排斥绕组层，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第一部分比所述第一排斥绕组层更靠近所述磁芯的中心缠绕；以及第二排斥绕组，所述第二排斥绕组围绕所述磁芯缠绕，形成第二排斥绕组层，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组具有围绕所述磁芯的相同数量的匝，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第二部分围绕所述磁芯缠绕在所述第一排斥绕组层与所述第二排斥绕组层之间。

【技术特征摘要】
2015.10.23 US 62/245,755;2016.09.14 US 15/265,6541.一种在功率转换器中使用的变压器，包括：第一绕组，所述第一绕组包括围绕磁芯缠绕的多个层；第一排斥绕组，所述第一排斥绕组形成第一排斥绕组层，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第一部分比所述第一排斥绕组层更靠近所述磁芯的中心缠绕；以及第二排斥绕组，所述第二排斥绕组围绕所述磁芯缠绕，形成第二排斥绕组层，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组具有围绕所述磁芯的相同数量的匝，其中，所述第一绕组的所述多个层中的第二部分围绕所述磁芯缠绕在所述第一排斥绕组层与所述第二排斥绕组层之间。2.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组并联地耦合在一起。3.根据权利要求2所述的变压器，还包括串联耦合在所述第一排斥绕组与所述第二排斥绕组之间的电阻器，以限制通过所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组的电流的量。4.根据权利要求3所述的变压器，其中，所述电阻器具有的电阻值大于或者等于零。5.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述第一绕组为初级绕组，并且其中，所述功率转换器为反激式功率转换器，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组减小漏电感。6.根据权利要求5所述的变压器，其中，所述第一排斥绕组和所述第二排斥绕组被耦合以提供所述功率转换器的第一次级绕组和第二次级绕组。7.根据权利要求6所述的变压器，其中，所述变压器还包括偏置绕组，所述偏置绕组围绕所述磁芯缠绕，形成偏置绕组层。8.根据权利要求7所述的变压器，其中，所述偏置绕组层围绕所述磁芯缠绕在所述第一绕组的所述多个层中的所述第一部分与所述第一排斥绕组层之间。9.根据权利要求6所述的变压器，其中，所述第一绕组的所述多个层中的所述第二部分是所述第一绕组的围绕所述磁芯缠绕的最后一层。10.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述第一绕组为c型缠绕绕组。11.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述第一绕组为z型缠绕绕组。12.根据权利要求1所述的变压器，还包括布置在所述第一绕组的层之间的带层。13.根据权利要求1所述的变压器，还包括耦合在所述第一绕组的围绕所述磁芯缠绕的最后一层与所述第一绕组的围绕所述磁芯缠绕的倒数第二层之间的端子。14.根据权利要求1所述的变压器，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊斯雷尔·M·塞拉诺，罗伯特·A·马丁，威廉·M·波利夫卡，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国,US